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Glen A. MazurGlen A. Mazur

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ISBN 978-0-8269-1436-1

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Item No. 6001199A_BRPT

Criado em cooperação com a Fluke Corporation

Criado em cooperaçãocom a Fluke Corporation

Nome do autorGlen A. MazurAMERICAN TECHNICAL PUBLISHERS ORLAND PARK, ILLINOIS 60467-5756

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Resistência do aterramento contém procedimentos comumente praticados na indústria e no comércio. Os procedimentos específicos variam a cada tarefa e devem ser executados por pessoal qualificado. Para se obter segurança máxima, sempre consulte as recomendações específicas do fabricante, os regu-lamentos relativos a seguros, os procedimentos específicos do local de trabalho e da fábrica, as normas municipais, estaduais e federais aplicáveis e qualquer autoridade que tenha jurisdição. O material nele contido tem por objetivo ser um recurso educacional para o usuário. Nem a American Technical Pu-blishers, Inc. ou a Fluke Corporation se responsabiliza por reclamações, prejuízos ou danos, incluindo danos materiais ou lesões pessoais, decorrentes das informações aqui apresentadas.

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Impresso nos Estados Unidos da América

ISBN 978-0-8269-1436-1

© 2014 por American Technical Publishers, Inc. e Fluke Corporation.Todos os direitos reservados

Este livro foi impresso em papel reciclável.

American Technical Publishers, Inc., equipe editorial

Editor-chefe: Jonathan F. GosseVice-Presidente — Produção: Peter A. ZurlisGerente de arte: Jennifer M. HinesGerente de mídia digital: Carl R. HansenEditor técnico: James T. Gresens

Editor de cópia: Talia J. LambarkiDesign da capa: Jennifer M. HinesIlustração/layout: Thomas E. Zabinski

National Electrical Code e NEC são marcas registradas da National Fire Protection Association, Inc.


Capítulo 1 Métodos e requisitos de aterramento 1Aterramento • Sistemas de aterramento • Categorias de aterramento • Valores de resistência de aterramento • Métodos de aterramento

Capítulo 2 Teste de equipamentos e sistemas aterrados 9Quando testar • Testes de aterramento • Resistividade do solo • Medições de resistência da terra de quatro terminais • Métodos de teste do sistema de aterramento • Princípios de medições de resistência de aterramento • Teste de resistência de terra de três polos • Procedimento da medição de resistência de terra de três polos • Teste de queda de resistência de terra potencial de três/quatro polos • Teste seletivo de resistência de aterramento • Teste de resistência de terra sem estaca • Procedimento do teste de resistência de terra sem estaca • Testadores de partida remota

Capítulo 3 Problemas e soluções de aterramento 29Solução de problemas • Problemas de resistência do solo • Problemas de instalação do eletrodo de aterramento • Instalação do sistema de eletrodo de aterramento • Uso de vários eletrodos de aterramento • Problemas operacionais • Problemas do loop de aterramento • Circuito de falha à terra

Capítulo 4 Solução de problemas do sistema e manutenção preventiva 41Conexões soltas • Conexões de terra inadequadas • Várias conexões neutras para terra • Corrente de terra alta — Avaria de isolamento • Medição da corrente do sistema de aterramento

Apêndice 51

Glossário 53

Índice 55


1

Sistemas de aterramento são instalados para proteger pessoas, equipa-mentos e edifícios contra falhas de terra indesejáveis e perigosas. As categorias de aterramento incluem aterramento e ligação para proteção pessoal (proteção contra falha), eletrodo de terra, proteção contra raios e sistemas de referência de sinal. Os sistemas de aterramento são tes-tados para assegurar que os valores de resistência de terra adequados estão presentes no sistema. Vários métodos diferentes são usados para fornecer aterramento e são baseados em requisitos do National Electrical Code® (NEC®) .

Os sistemas elétricos devem ser conectados a um eletrodo de terra.

DICA TÉCNICA

ATERRAMENTOAterramento é uma conexão de condutores de baixa resistência entre circuitos elétri-cos, equipamentos e a terra. A fiação e o aterramento adequados são necessários em qualquer sistema elétrico para operação segura e adequada do equipamento. A fiação adequada requer que um sistema, todas as cargas e os componentes do circuito sejam devidamente aterrados conforme os padrões industriais, IEEE, e outras organizações reconhecidas, normas, guias e recomendações. Além de quaisquer requisitos do fabricante de equipamento original (OEM) para opera-ção adequada e segura. As organizações comuns de normas e códigos elétricos incluem os seguintes: • NationalElectricalCode(NEC®)

• OccupationalSafetyHealth Administration(OSHA)

• NationalFireProtection Association(NFPA)

• InternationalElectrotechnical Commission(IEC)

• InstituteofElectricaland Electronic Engineers (IEEE)

Um sistema de aterramento não deve apenas ser instalado corretamente, mas também ser projetado para estar em servi-ço durante a vida útil esperada do sistema elétrico e continuar a operar corretamente, mesmo depois de sofrer grandes falhas de corrente.Paragarantirqueumsistemadeaterramento seja instalado corretamente, esteja em bom estado de funcionamento e funcione durante anos, vários testes de-vem ser realizados antes, durante e após a instalação do sistema. Os testes do sistema de aterramento podem envolver a tomada das seguintes medições de tensão, corrente e resistência:• tensãodosistema

• tensãodeeletricidadeestática

• correntedosistema

• correntedefuga

• resistênciadosistemadeaterramento

• resistividadedosolo

• pHdosolo

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2 RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO

As medições de resistividade do solo são feitas para determinar a resistividade do solo, que por sua vez determinará o melhor local para a colocação do eletro-do de aterramento, grade ou sistema de aterramento. O valor de resistividade do solo deve ser determinado antes que um sistema de aterramento seja instalado. A resistência à terra do sistema de ater-ramento é tomada após a instalação do sistema para garantir que o sistema não exceda a resistência máxima necessária definida pelo NEC® e outras normas e recomendações de aterramento. As medições de pH do solo por vezes sãofeitas para determinar qual metal (co-bre, aço inoxidável ou aço galvanizado) é o melhor material para usar em um local específico.

Testar o sistema de aterramento é tão importante durante a instalação inicial quanto é a parte de um programa de manutenção preventiva de rotina. Isso porque um sistema de aterramento pode ser danificado ao longo do tempo devido a condições, tais como solo corrosivo, conexões elétricas frouxas e componentes danificados. Os testes devem ser realiza-dos em intervalos programados regulares porque as condições ambientais podem mudar.Porexemplo,asecagemdosoloaltera o teor de umidade e pode causar alterações no sistema de aterramento. Os testes do sistema de aterramento são realizados durante e após a instalação do sistema usando testadores de terra (solo) e pinças amperimétricas de terra. Veja a Figura 1-1.

Testadores de aterramento (terra) e pinças amperimétricas de terra

TESTADORES DE ATERRAMENTO (TERRA)

ALICATE AMPERÍMETRO DE TERRA

TESTADOR DE ATERRAMENTO (TERRA) COM ANEXO DE PINÇA DE TERRA

Figura 1-1. Os testes do sistema de terra são realizados durante e após a instalação do sistema usando testadores de terra (solo) e pinças amperimétricas de terra.

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Capítulo 1 — Métodos e requisitos de aterramento 3

SISTEMAS DE ATERRAMENTOA função de um sistema de aterramento é fornecer um percurso seguro para deixar fluir a corrente de falha. Corrente de falha é qualquer corrente que siga um percurso diferente do caminho de operação normal para o qual um sistema foi designado. O aterramento adequado de ferramentas elé-tricas, máquinas, equipamentos e sistemas de distribuição é um fator importante para evitar condições perigosas e permitir que os equipamentos elétricos e eletrônicos funcionem corretamente.

Um sistema global de aterramento é composto por vários sistemas ou subsis-temas com diferentes funções, tais como o sistema de eletrodo de terra. O sistema de eletrodo de terra fornece a referência zero para o sistema elétrico, sistema de prote-ção contra raios, sistema de ligação para a segurança do pessoal e sistema de proteção de sinal. Eles estão todos interconectados com condutores e conectores para formar um plano equipotencial.

Os condutores incluem os fios, as conexões (terminais), as emendas, o ele-trodo de terra (eletrodo, grade ou sistema de terra) e o solo. O aterramento de um sistema elétrico à terra é realizado co-nectando o circuito de aterramento a um eletrodo metálico subterrâneo, estrutura metálica de um edifício, eletrodo reves-tido de concreto, anel de aterramento ou outro método de aterramento aprovado. Veja a Figura 1-2.

Subsistemas de aterramentoCada um dos sistemas de aterramentoenunciado acima é especializado para um objetivo diferente e, quando combinadas, as categorias proporcionam um sistema de aterramento seguro e eficaz para indiví-

duos e equipamentos. Veja a Figura 1-3.Equipamento eletrônico de aterramen-to. O equipamento eletrônico é devida-mente aterrado para fornecer uma boa base para os sistemas eletrônicos para uma melhor comunicação, com menos ruído, com equipamentos de controle de processo e outros sistemas.

Um bom aterramento reduz cargas elétricas estáticas, o que permite que a integridade do sinal seja mantida para equipamentos sensíveis de vídeo, som, dados, médicos e segurança, controlado-reslógicosprogramáveis(PLCs),contro-lesnuméricoscomputadorizados(CNCs),unidadesde frequênciavariável (VFDs)e outros equipamentos eletrônicos. É di-fícil de manter a confiabilidade do sinal em equipamentos eletrônicos onde mui-tos sinais estão transmitindo dados a 5 V ou menos.

Os sistemas de terra de edifícios às vezes podem ser identificados por um cabo de cobre bruto trançado conectado a varetas de terra de cobre.

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Ligação do equipamento elétri-co. O equipamento elétrico é ligado em conjunto para reduzir a chance de choque elétrico aterrando todos os me-tais expostos que não carregam corrente. O motivo mais importante para ligar um

equipamento é evitar choque elétrico quando a pessoa entra em contato com equipamentos elétricos ou metal exposto.

As peças metálicas que não carregam corrente conectadas a um sistema de ater-ramento incluem todas as caixas de metal,

Sistemas de aterramento

CONDUÍTE (EMT)USADO COMO TERRA

MBJ (PRINCIPALPONTE DE LIGAÇÃO)

PARAFUSO DE LIGAÇÃO

PARAFUSO DE LIGAÇÃO

CONDUTOR ATERRADO

BARRA DE BUS DE TERRA

CABO NÃO METÁLICO

CAIXA DE METAL

CAIXA DE METAL

PARAFUSO DE ATERRAMENTO

PAREDE DE CONCRETO

GEC (CONDUTOR DE ELETRODO DE LIGAÇÃO À TERRA)

ELETRODO DE VARETA, TUBO OU PLACA

ELETRODO REVESTIDO DE CONCRETO

ANEL DE TERRA

REBAR

GEC

BLOCO DE TERMINAL DOCONDUTOR ATERRADO

CAIXA DE METAL

CONDUÍTE DE METAL ATERRADO

GEC (CONDUTOR DE ELETRODO DE LIGAÇÃO À TERRA)

AJUSTE DE PINÇANÃO METÁLICA

Figura 1-2. O aterramento de um sistema elétrico à terra é realizado conectando o circuito de aterramento a um eletrodo metálico subterrâneo, estrutura metálica de um edifício, eletrodo revestido de concreto, anel de aterramento ou outro método de aterramento aprovado.

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pistas de metal, compartimentos, peças de equipamentos de metal e qualquer metal que uma pessoa possa entrar em contato ao redor de um circuito elétrico. Uma corrente de falha pode existir devido à falha do isolamento ou um fio de corrente

Categorias de aterramento

ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTO

ATERRAMENTO DE EDIFÍCIO

ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTO

ELETRÔNICO

EQUIPAMENTO HVACVARETA CONTRARAIOS

CONDUTOR BAIXO

CONDUTOR DEATERRAMENTO

DE EQUIPAMENTO

AB CN

PARA SERVIÇO ELÉTRICO

EQUIPAMENTO DE SERVIÇO

CONDUTOR ATERRADO

MBJ (PRINCIPAL PONTE DE LIGAÇÃO)

EGC (CONDUTOR DE ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTO)

UNIDADE DE CONTROLADOR PROGRAMÁVEL 1

FIO DE TERRA DEVE SER GRANDE O SUFICIENTE PARA FORNECER UM CAMINHO DE RESISTÊNCIA BAIXA

EQUIPAMENTOELÉTRICO

GEC (CONDUTOR DE ELETRODODE LIGAÇÃO À TERRA)

BUS DETERRA

CONDUTOR DEATERRAMENTO DE

EQUIPAMENTO

em contato direto com uma peça de metal sem corrente de um sistema.

Em um sistema devidamente aterrado, o fluxo da corrente de falha deve disparar o dispositivo de proteção contra sobrecor-rente (fusível ou disjuntor). Quando um

Figura 1-3. As três categorias de aterramento são aterramento eletrônico, aterramento de equi-pamento e aterramento de edifício.

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fusível abre ou um disjuntor é disparado, o circuito é aberto e nenhuma corrente flui. O aterramento do equipamento também ajuda a evitar choques elétricos de eletri-cidade estática e acúmulo de eletricidade estática em equipamentos. A eletricidade estática também pode causar incêndios e explosões quando acumulada.

Sistemas de eletrodo de terra. Um siste-ma de eletrodo de terra é a conexão de um sistema elétrico à terra usando eletrodo de terra, tais como a estrutura metal de um prédio, eletrodos revestidos de concreto, um anel de terra ou outro método de aterramento aprovado. O aterramento de edifício garante que existe um percurso de aterramento de baixa impedância (baixa resistência) para a corrente de falha (curto para a terra ou relâmpago) à terra. Uma terra de baixa impedância é um percurso de aterramento que contém muito pouca resistência ao fluxo de corrente de falha à terra.

O sistema global de aterramento tam-bém inclui um sistema de proteção con-tra raios para proteger o edifício, a torre

de resfriamento ou uma estrutura externa contra raios, fornecendo corrente do raio, um percurso à terra. Um sistema de prote-ção contra raios também deve ter baixa re-sistência devido aos requisitos de corrente alta criados pelos raios. A falha de qual-quer parte de um sistema de aterramento ao transportar um raio aumenta significa-tivamente a chance de descarga elétrica causando incêndio e danos ao edifício.

Valores de resistência de terraExistem diferentes valores indicados para a máxima resistência de um sistema de aterramento, dependendo das razões para oaterramento.Por exemplo, a indústriaeletrônica tem resistência mais baixa para requisitos de terra que o NEC®, para a proteção de equipamentos eletrônicos sen-síveis. O principal objetivo do aterramento e ligação é remover a corrente de falha o mais rapidamente possível. O NEC® declara que se o eletrodo de terra for uma única vareta, tubo ou paca, ele deverá ter uma resistência à terra de 25 Ω ou menos.

O aterramento de equipamentos eletrô-nicos sensíveis destina-se principalmente a reduzir o ruído eletrônico utilizando um solo para eliminar o ruído e outras inter-ferências induzida indesejada, ou sinais. A corrente indesejada que é removida para o solo por sistemas eletrônicos de aterramento é normalmente medida em miliamperes e continua a fluir, enquanto o equipamento eletrônico está ligado. OEMs de equipamentos e sistemas eletrônicos normalmente especificam sistemas de aterramento com uma resistência de 5 Ω, 3 Ω ou 1 Ω ou menos.

Um sistema de aterramento que fun-ciona corretamente deve atender às exi-gências e necessidades de equipamentos elétricos, eletrônicos e de construção.

Os sistemas de eletrodo de terra devem ser roti-neiramente testados com medidores de resistência de terra para verificar se há uma resistência baixa o suficiente para fornecer proteção adequada ao equipamento e pessoal.

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Todos os requisitos de aterramento de-vem ser atendidos ao instalar um sistema de aterramento com a menor resistência possível e ao instalar um sistema com lon-gevidade. Esses são os valores máximos de resistência, ou impedância, que devem ser atendidos, a menos que especificamente indicado de outra forma pelas agências aprovadas:• A resistência à terra para a indústria

de telecomunicações e eletrônicos é normalmente 5 Ω ou menos.

• Oseletrodosdeterradevareta,tuboouplaca única devem ter uma resistência à terra de 25 Ω ou menos (conforme os requisitosdoNEC®).

• Para sistemas de aterramento deproteção contra raios, a indústria nor-malmente requer 6 Ω ou menos, e em áreas de alta incidência de raios, 1 Ω ou menos.

Os instrumentos de teste são usados para testar novas instalações de sistema de aterramento e para testes de manuten-ção de rotina. Os testes contínuos como parte de um programa de manutenção preventiva garantem que um sistema de aterramento está funcionando de forma segura e adequada.

Métodos de aterramentoUm condutor de eletrodo de terra (GEC) é um condutor que conecta peças aterradas de um sistema de distribuição de energia (condutores de aterramento de equipamen-to, condutores aterradas e todas as peças de metal) a um sistema de aterramento aprovado. Um condutor aterrado é um condutor que foi aterrado intencionalmen-te.Normalmente,umcondutoraterradoéo condutor neutro.

OGECéosistemadeaterramentoquefornece a conexão física direta à terra.

Normalmente, o eletrodo de terra é umou mais eletrodos aterrados, o eletrodo de terra também pode ser a estrutura metálica de um edifício se efetivamente aterrado, as barras reforçadas em bases de concreto, um anel de terra, placa metálica, malha de arame normalmente instalada em graus rochosos ou tubo de água metálico subterrâneo desde que o eletrodo de terra atenda a todos os requisitos de código e de baixa resistência. Veja a Figura 1-4.

A manutenção periódica deve ser reali-zada em todo o sistema de aterramento para verificar se os condutores de ater-ramento do equipamento e o condutor do eletrodo de terra estão devidamente dimensionados de acordo com o NEC®. O sistema de aterramento deve ser efetivamente aterrado de modo que a falha de terra flua no condutor de ater-ramento de equipamento para a fonte de alimentação e facilite o funcionamento dos disjuntores.

DICA TÉCNICA

Cadamétododeaterramentotemseuspróprios limites e requisitos. Assim, ao selecionar, instalar e testar um eletrodo de terra, todos os códigos e normas devem ser verificados e implementados porque nem todos os métodos são aprovados e funcionambememlocaisdiferentes.Porexemplo, um tubo de água metálico deve ter pelo menos um comprimento de 3 m de tubo em contato direto com a terra e mesmo que tenha, uma segunda vareta de terra separada ainda deve ser instalada para atender a alguns requisitos.

Depoisqueummétodoéselecionadoe aprovado, a melhor prática é seguir os requisitosdoNEC® para testar o sistema e registrar todos os valores medidos durante a instalação, as inicializações e como parte

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de um programa de manutenção de rotina. Como o NEC® não recomenda nenhum sistema, mas sim abrange os requisitos depois que um método é selecionado,

Condutores de eletrodos de ligação à terra (GECs)

NB

A AÇO PARA CONSTRUÇÃO

PARA EQUIPAMENTO ELÉTRICO

GECs POSSÍVEIS

BARRASREFORÇADAS

CANO D’ÁGUA SUBTERRÂNEO METÁLICO

GEC

ANEL DE TERRA

GECPOSSÍVEL

POSSÍVELGEC

PONTE DE LIGAÇÃO

PARA SERVIÇO ELÉTRICO

ELETRODO DE ATERRAMENTO

PLACA METÁLICA

TELA METÁLICA

sempre é bom verificar primeiro com a autoridade local competente (AHJ) einspetores estaduais as necessidades e práticas em determinada área.

Figura 1-4. O eletrodo de terra é o sistema de aterramento que fornece a conexão física direta à terra e a referência zero ao sistema elétrico.

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9

O aterramento de equipamentos e sistemas protege pessoas, equipamen-tos e sistemas operacionais contra relâmpagos e o perigo de corrente de falha dentro de um sistema elétrico. Aterramento é a realização de uma conexão intencional no chão (terra) para tornar a terra uma parte condutora do sistema elétrico total. Para ser um condutor eficaz de cor-rentes de falha ou relâmpagos correntes, o sistema de aterramento deve ter baixa resistência. O único método de aquisição de conhecimento e documentação do sistema de aterramento e resistência de terra é usar instrumentos de teste para fazer as medições.

QUANDO TESTAROs testes de terra devem ser concluídos durante a instalação inicial para verificar se os requisitos de resistência mínima estão sendo atendidos. Os testes de terra devem ser realizados rotineiramente para garantir que o sistema esteja funcionando adequadamente. Os sistemas de aterra-mento mais antigos que atenderam aos requisitos de resistência no momento da instalação podem não atender aos requisitos de resistência dos edifícios com equipamentos eletrônicos modernos e sensíveis. Da mesma forma, em áreas de construção nova, as condições do solo podem mudar devido ao rebaixamento do lençol freático e secagem da terra em torno do sistema de aterramento instalado do edifício conforme mais terra é cober-ta com asfalto e edifícios. Os testes de aterramento devem ser completados da seguinte forma:• após a conclusão de todas as modifica-

ções do edifício ou construção externa que podem ter comprometido o sistema de aterramento

• depois que um local de construção é

determinado, um teste de resistividade do solo deve ser realizado para deter-minar a melhor localização e o tipo de sistema de aterramento a ser instalado

• depois que o sistema de aterramento é instalado e antes da energia ser aplica-da, deve ser verificado e documentado que o sistema de aterramento satisfaz os requisitos mínimos de resistência

• depois que a construção é concluída e o edifício está totalmente operacional, deve-se verificar que nenhum dano ou mudanças foram feitas durante a construção

• um a vez por ano, como parte de um programa de manutenção preventiva/preditiva, o sistema de aterramento deve ser testado para garantir a proteção permanente de pessoal e equipamento contra choque elétrico e incêndio

O NEC ® permite que uma conexão do condutor de eletrodo de terra seja feita em pontos acessíveis em três locais: no final da carga de queda de serviço, em compartimentos do medidor acessíveis e nos meios de desconexão do serviço.

DICA TÉCNICA

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TESTES DE ATERRAMENTOExistem vários tipos de testes que podem ser executados para obter o valor de resis-tência à terra. Os métodos de teste mais comuns são os métodos Wenner e Schlum-berger. Com esses métodos, a resistência de terra é medida e uma fórmula é aplicada para determinar o valor de resistência em ohmímetro (Ωm), que é realizada para determinar a condição do solo no qual os eletrodos de terra serão instalados e o melhor método de aterramento a ser usado. Isso é feito em novos canteiros de obras de construção e outras estruturas que podem transportar correntes de falha do sistema elétrico ou corrente de raios como torres de telefonia celular e subestações de servi-ços públicos, como parte do projeto inicial e das especificações. O teste de resistência à terra é o teste real dos componentes do sistema de aterramento (vareta, placa, anel etc.) para verificar e documentar que o método de aterramento selecionado e a instalação atendem a todos os requisitos mínimos de resistência, em ohms (Ω), conforme exigido pelo código e padrões da indústria. Veja a Figura 2-1.

RESISTIVIDADE DO SOLOA determinação de local, tipo e tamanho de um sistema de aterramento geralmente não é levado em consideração ao deter-minar o local e o tamanho de um edifício ou estrutura (torres de sinal celular etc.) No entanto, depois que o local, o tipo e o tamanho do edifício ou estrutura são determinados, todos os requisitos elétricos são determinados como parte do projeto. O tipo e o tamanho do sistema de aterra-mento tornam-se parte das considerações e especificações.

As medições de resistividade do solo fornecem informações importantes sobre

as propriedades elétricas (resistência baixa a alta) do solo em diferentes locais e profundidades. Como o sistema de ater-ramento é parte do sistema elétrico total e é usado para proporcionar um sistema seguro, as propriedades da terra que se tornam propriedades do componente de transporte de corrente devem ser conhe-cidas. No entanto, ao contrário dos con-dutores metálicos de baixa resistência, o solo tem uma resistência muito maior do que os condutores metálicos e exige que as medições sejam feitas para garantir que o sistema de aterramento de menor resistência seja instalado.

A condição do solo só pode ser co-nhecida ao fazer as medições. Sem fazer medições, pode-se apenas adivinhar o tipo, o tamanho e os requisitos de instalação do sistema de aterramento a ser instalado. É mais caro refazer um sistema instalado incorretamente do que instalá-lo corre-tamente na primeira vez. As informações incorretas sobre o sistema de aterramento podem levar ao seguinte:

• superdimensionamento do sistema na esperança de que depois que o sistema de aterramento é instalado, o valor de medição atenda aos requisitos mínimos de resistência (Nota: Um pouco de super-dimensionamento é útil, mas o superdi-mensionamento adicional só aumenta os custos porque materiais adicionais e tempo são usados .)

• subdimensionamento do sistema, que é caro e demorado, pois pode levar a ata-lhos para atender aos requisitos mínimos que podem levar a uma situação de perigo em algum momento

• confiar em pressupostos falsos ou práticas ultrapassadas, como supor que a resistência do solo aumenta com a profun-didade e que o solo em um determinado local é basicamente o mesmo, de modo

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Capítulo 2 — Teste de equipamentos e sistemas de aterramento 11

Figura 2-1. O teste de resistividade é realizado para o projeto ou expansão de um sistema de aterramento. O teste de resistência à terra é realizado para verificar a conformidade com os padrões de código e da indústria.

que a colocação de eletrodos pode estar sempre no ponto mais conveniente

A resistência da terra (solo) sempre varia com o tipo de solo, o conteúdo de umidade, a temperatura e outros fatores.

Normalmente, areia e cascalho conduzem de forma ineficiente e a argila conduz mui-to melhor. Embora mais umidade do solo diminua a resistência, o que permite me-lhor condutividade, a resistência aumenta

Testes de aterramento

SISTEMAS DE ATERRAMENTO

SERVIÇO ALIMENTADOR INSTALADO NA PLACA DO PAINEL

CIRCUITO DEDERIVAÇÃO

PLACA DEPAINEL

PARA CONEXÃO ATÉ SISTEMA DEELETRODO DE ATERRAMENTOPARA PLACA

DO PAINEL

MEMBRO ESTRUTURAL

CANO D’ÁGUA

ANEL DE TERRA

VARETAS DE TERRA

BASE DO PRÉDIO

EGC

Teste de resistividade do solo

Testes para: • Resistividade do solo • Melhor local para instalar sistema de aterramento

Testes para: • Qualidade de componentes do sistema • Verificação de requisitos mínimos do sistema

Teste do sistema de aterramento

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quando o solo congela. Veja a Figura 2-2. Entender o tipo de solo e sua resistência também ajuda a selecionar o material dos eletrodos de terra. Em geral, quanto mais baixa a resistividade do solo, maior a cor-rosão do solo. Os eletrodos feitos de aço inoxidável ou cobre (banhado ou sólido) são os menos afetados pela corrosão, e os eletrodos galvanizados são os mais afetados ao longo do tempo.

Medições de resistência de terra de quatro terminais

Um teste de resistividade do solo é re-alizado para determinar o melhor tipo (eletrodo, vareta, loop ou placa) de sistema de aterramento a ser usado. Testar a resis-

Figura 2-2. A resistividade do solo varia com o tipo de solo, o conteúdo de umidade, a tempe-ratura e outros fatores.

tividade do solo requer um instrumento de teste como um equipamento de teste de resistência de terra de quatro termi-nais. O sistema de instrumento de teste envolve quatro sondas metálicas que são orientadas à terra, conectando condutores longos o suficiente para conectar as sondas de volta ao medidor, uma fita métrica, uma calculadora, e papel e canetas. O melhor tipo de fita métrica para usar é o tipo carretel aberto, o que permite que a sujeira caia fora da fita ao retrair. Veja a Figura 2-3.

Ao testar a resistividade do solo, ou terra, usando um equipamento de teste de resistência de terra de quatro terminais, aplique os seguintes procedimentos:

Resistividade do solo

Material

Resistividade (Ω/cm)

Enchimento. cinzas, salmoura, carvão apagado, resíduos, pântano de sal

2370

4060

15.800

94.000

Média Mínima Máxima

Argila, xisto, gumbo, barro

Solo com areia adicionada

Cascalho, areia, pedras, com pouca argila ou barro

Temperatura* Resistividade*

°C °F

20

10

0

0

–5

–15

590

340

1020

59.000

7000

16.300

135.800

456.000

68

50

32 (água)

32 (gelo)

23

14

7200

9900

13.800

30.000

79.000

330.000

(Ω/cm)

* baseado em umidade de 15.2% (arenoso)

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1. Use o procedimento de medição reco-mendado pelo OEM do instrumento de teste para medir a resistência de terra.

2. Empurre ou conduza todas as quatro sondas (varetas 1–4) no solo em profundidade e espaçamento reco-

Procedimentos de medição do testador de resistividade da terra em quatro terminais

2EMPURRAR TODOS OS ELETRODOS NA

TERRA EM ESPAÇOS PREDETERMINADOS

1 USAR PROCEDIMENTOS RECOMENDADOS POR O EM DE INSTRUMENTO DE TESTE

3MEDIR E REGISTRAR A RESISTÊNCIA

DO SOLO EM DIVERSOS LOCAIS

4

SONDA 1

D D D

O ESPAÇAMENTO DA SONDA DEVE SER IGUAL ENTRE VARETAS, MAS DISTANTE O SUFICIENTE PARA QUE NÃO INTERFIRAM NAS MEDIÇÕES UMAS DAS OUTRAS

SONDA 2 SONDA 3 SONDA 4

Resistência de profundidade de terra

Distância “D” entre sondas

Distância exibida em metros igual à resistência de terra para profundidade listada*

2

4

6

8

10

2

4

6

8

10

* em pés

Figura 2-3. Ao medir a resistência de terra, um equipamento de teste de resistência de terra de quatro terminais não usa o eletrodo de terra como uma das sondas. O equipamento de teste é utilizado para medir a resistência da terra apenas, e não a resistência do solo e eletrodo de terra.

mendado pelo OEM. O espaço de-termina a profundidade das medições da resistência. Por exemplo, quando a distância entre sondas é de 1,8 m, a medição da resistência exibida no testador é a resistência à terra com profundidade de 1,8 m.

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3. Meça e registre a medição de resis-tência da terra em várias distâncias diferentes (1,2 m, 1,8 m e 2,4 m). Qualquer alteração nas medições de resistência indica que as condições de solo estão mudando ao longo da superfície ou distância medida.

A maioria dos testadores de resistência de terra exibem leituras em ohms (Ω). Para converter as leituras em ohm para ohm--metros (Ωm), aplique a seguinte fórmula.

P = 2π × A × Rem que

P = resistividade do solo (em Ωm)2π = 2 × 3,14 = 6,28 A = espaço de distância da sonda (em m)R = resistência medida no medidor (em Ω)

Nota: Para converter pés para metros, multiplique pés por 0,3048. Para converter metros para pés, divida metros por 0,3048.

As varetas de teste podem ser giradas a 90° para obter uma indicação mais

Figura 2-4. As varetas de teste devem ser giradas a 90º para o segundo conjunto de leituras e pode ser girada a 45º para obter um terceiro conjunto de leituras, conforme a necessidade.

Locais da vareta de teste

ÁREA EM TESTE

GIRAR LOCAL DE VARETAS DETESTE 90º PARA TESTE 2

= LOCAL DA VARETA DE TESTE 1



45°

90°

45°

90°

precisa de toda a condição do solo. Se os resultados do teste variam amplamente, as medições adicionais podem ser feitas a 45° para dar uma imagem mais clara das condições do solo. Veja a Figura 2-4.

MÉTODOS DE TESTES DO SISTEMA DE ATERRAMENTOExistem quatro métodos para medir a resistência de um sistema de aterramento. Cada método tem vantagem e desvanta-gens. Entender cada tipo de medição per-mite que uma pessoa qualificada selecione o melhor método para uma determinada aplicação de aterramento. Os quatro mé-todos de medição da resistência de um sistema de aterramento são os seguintes:

• três polos (62% e falha de potencial)

• quatro polos (62% e falha de potencial)

• seletivo • sem estacas (pinça)

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Cada método de medição da resistên-cia de um sistema de eletrodo de terra instalado à terra aplica a lei de Ohm. Ou seja, para cada método, uma corrente conhecida ou medida e tensão são usadas para calcular o percurso de aterramento da resistência (R = E/I) à terra. A corrente e a tensão são aplicadas e medidas de forma diferente com cada método. Com os méto-dos de três polos, quatro polos e seletivo, as estacas são conduzidas na terra para passar a corrente pelo solo do eletrodo de terra em teste conforme as medições são feitas entre as estacas internas. O método sem estacas, uma pinça é usada para indu-zir uma tensão conhecida, e uma segunda pinça é usada para medir a corrente que flui no sistema de aterramento.

Ao utilizar os métodos de três polos ou quatro polos, o sistema de aterramen-to em teste pode ser desconectado da fonte de alimentação antes que quaisquer medidas podem ser tomadas. Isso não é um problema ao testar novos sistemas de aterramento que foram instalados, mas não conectados à fonte de alimentação (ou a fonte de alimentação não foi ligada). Os métodos de três polos e quatro polos são amplamente aceitos e têm sido os méto-dos tradicionais para teste do sistema de aterramento após a instalação inicial do sistema de aterramento.

Se a energia for aplicada ao sistema, ela deverá ser removida antes de utilizar o mé-todo de medição de três ou quatro polos. Isso requer um conhecimento completo dos efeitos que a desconexão do sistema de aterramento terá ao testar um sistema que já está ligado. O uso de um equipamento de proteção individual (PPE) adequado, trabalho com um parceiro experiente e aprovação prévia também são necessários.

Os métodos seletivo e sem estacas são tipos mais novos que não exigem

que a energia do sistema seja removida antes de tomar as medições. O método seletivo geralmente inclui um testador de aterramento, que inclui funções de teste de quatro e três polos. Essa combinação permite testar sistemas antes que a energia do sistema seja aplicada (geralmente com a nova construção) e depois que a energia do sistema é aplicada (método seletivo). O método de teste sem estacas é o método mais fácil de usar, porque ele envolve uma unidade autossuficiente, como uma pinça amperimétrica padrão, que inclui um transmissor e um medidor de corrente.

É importante entender as vantagens, limitações e exigências de medição do método sem estacas antes de tentar usá-lo. Por exemplo, o método sem estacas deve ser utilizado em sistemas que incluem vários aterramentos e não pode ser usado para testar aterramentos isolados que não incluem um caminho (loop) para a cor-rente aplicada aos testadores. No entanto, o método sem estacas funciona bem ao testar aterramentos que incluem vários caminhos de aterramento que não podem ter aterramentos desconectados, como subestações de serviços públicos e torres de sinal de celular.

Medições de aterramento precisas devem ser tomadas para garantir que um sistema elétrico seja seguro para pes-soas e equipamentos. Como não existe um sistema único que funcione melhor para todas as aplicações, é melhor para aprender cada um dos quatro métodos de medição e as suas utilizações, vantagens

Quanto mais percursos de terra usados em um teste sem estacas, mais precisa é a leitura da resistência de terra real.

DICA TÉCNICA

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e desvantagens, a fim de obter uma leitura mais precisa da resistência da terra.

Princípios de medições da resistência da terraLei de Ohm é uma fórmula matemática que declara que a corrente em um cir-cuito elétrico é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência. A lei de Ohm é usada para determinar a relação entre tensão, corrente e resistência de um circuito elétrico. Em-bora DMMs padrão possam ser usados com uma fonte de alimentação, eles não são necessários quando um medidor de teste do aterramento é usado porque o medidor inclui uma fonte de alimentação integrada, voltímetro, amperímetro e um circuito para fazer as medições e calcular a resistência.

A tensão da fonte de uma fonte de alimentação é aplicada entre as varetas externas (vareta 1 e vareta 3). Um ampe-rímetro é ligado no circuito para medir o

As medições de resistência de terra podem ser feitas em tubos de água metálicos conforme necessário.

consumo de corrente da fonte de alimen-tação. O consumo de corrente da fonte de alimentação é inversamente proporcional à resistência do circuito criado (resistência de terra). Quanto menor for a resistência medida, maior a capacidade de transportar a corrente de falha do circuito. Da mesma forma, quanto maior a resistência me-dida, menor a capacidade de transportar a corrente de falha do circuito. Veja a Figura 2-5.

Um voltímetro conectado entre a va-reta 1 e a vareta 2 mede a diferença de potencial de tensão da terra entre os dois pontos. A vareta 2 pode ser movida em uma linha reta entre a vareta 1 e a vareta 3. A vareta 2 é movida para mais perto da vareta 3, o voltímetro lê uma tensão mais elevada. Quando a vareta 2 é movido para mais perto da haste 1, o voltímetro indica uma tensão mais baixa.

A lei de Ohm pode ser usada para calcular a resistência para cada ponto de medição. Os cálculos são realizados automaticamente por um medidor de resistência da terra, o qual exibe o cálculo como uma medição de resistência.

Para a maioria das medições, as áreas são alcançados quando a taxa de aumen-to da resistência da terra é baixa e onde a resistência se mantém relativamente constante para uma determinada distân-cia. A área de medição onde a resistência permanece relativamente constante pode ser referida como a área de planalto. Veja a Figura 2-6.

Os condutores de eletrodos de terra devem ser dimensionados de acordo com a tabela 250.66 do NEC®.

DICA TÉCNICA

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Princípios de medição da resistência do sistema de aterramento

CIRCUITO ELÉTRICOEQUIVALENTE

QUANTO MAIOR A CORRENTE, MENOR A RESISTÊNCIA

RESISTÊNCIAMAIS BAIXA

FONTE DEALIMENTAÇÃO

PARA EQUIPAMENTO DE SERVIÇO

NÍVEL DE CLASSE

RESISTÊNCIA MAIS ALTA

VARETA 1

VARETA 3

NORMALMENTE 2,4 m

NORMALMENTE 20 cm A 30,5 cm

RESISTÊNCIADE TERRA

TERRA

VARETA 2

= =

=

EI

R

Tensão de alimentação Corrente de energia que flui pela terraResistência de terra

E = I × R

R = EI

I = ER

Estudos realizados em testes de campo indicam que o valor aceitável da resistên-cia do sistema de aterramento é normal-mente quando a vareta 2 é colocada cerca de 62% de distância a partir da vareta 1 (eletrodo de terra) até a vareta 3. Quando a vareta 1 e as varetas 2 e 3 não são colo-cadas suficientemente longe, a resistência medida continua aumentando à medida que a vareta 2 é movida para mais perto da vareta 3. Não haverá nivelamento (planal-

to) de medições de resistência. Isto indica que a distância entre a vareta 1 e a vareta 3 tem de ser aumentada e novas medições devem ser feitas para obter uma medição de resistência da terra mais precisa.

Teste de resistência de terra em três polos

Um medidor de resistência de terra inclui uma fonte de alimentação, um vol-tímetro, um amperímetro, uma tela para

Figura 2-5. As medições de resistência são feitas para verificar se a resistência à terra de um sistema de aterramento está dentro dos valores de resistência máximos necessários definidos pelo NEC® e podem ser verificadas pela aplicação da lei de Ohm.

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Figura 2-6. A área da resistência medida que permanece relativamente constante pode ser referida como área de planalto.

Resistência de terra - Eletrodos e solo

AMOSTRA DO PLANO DE RESISTÊNCIA DE TERRA

18,9 m

30,5 m

FONTE DE TENSÃO

AMPERÍMETRO

SONDA ATUAL

SONDA POTENCIAL

VARETA 2

TERRAELETRODOEM TESTE

VARETA 1

VOLTÍMETRO

VARETA 3

RESISTÊNCIA DE TERRA

62% DE LINHARESISTÊNCIA POTENCIAL DA SONDA

RESISTÊNCIA DO ELETRODO DEATERRAMENTO

ESPAÇO DE ELETRODO INSUFICIENTE - SEM PLANALTO

ESPAÇO DE ELETRODO SUFICIENTE - PLANALTO

OHMS @ 62% DE DISTÂNCIA = 3.3 Ω

0

10

20

30

40

50

60

DISTÂNCIA PARA VARETA 2 DA VARETA 1 (METROS)

0 30,5

RE

SIS

TÊ

NC

IA (

OH

MS

)

12 18 246

0

2

4

6

8

10

DISTÂNCIA (METROS)

0 30,5

RE

SIS

TÊ

NC

IA (

OH

MS

)

12 18 246

1

3

5

7

9

27,59 15 21,33,05

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leitura da resistência e todos os compo-nentes necessários para medir a resistência da terra ou a resistência para valor de aterramento de um sistema de aterramen-to. Um medidor de resistência de terra de três polos é um medidor comum usado para testar sistemas de aterramento. Este método é muito confiável, preciso, e pode

Figura 2-7. Antes de fazer qualquer medição de resistência de eletrodo e terra, os eletricistas devem garantir que o eletrodo de terra não está conectado ao equipamento de serviço.

Procedimento de medição do testador de resistência de terra em três terminais

2 GARANTIR QUE O CIRCUTO DA VARETA DE TERRA NÃO ESTÁ DESCONECTADO DO ATERRAMENTO DO PRÉDIO

1 USAR PROCEDIMENTOS RECOMENDADOS PELO FABRICANTE DO INSTRU-MENTO DE TESTE

6 MEDIR E REGISTRAR MEDIÇÕES DE RESISTÊNCIA

3

CONDUZIRVARETA 2 PARA

TERRA (19 M DAVARETA 1)

CONDUZIRVARETA 3 PARATERRA (30,5 MDA VARETA 1)4

TESTE DE CONEXÃOLEVA AO SISTEMA

DE ATERRAMENTOVARETA DO

ELETRODO 2VARETA DO

ELETRODO 3

VARETA DE TERRADO ELETRODO 1

5

8 SE NÃO HOUVER PLANALTO, AUMENTAR DISTÂNCIADA VARETA 3

+10% SEGUNDA MEDIÇÃO–10% TERCEIRA MEDIÇÃO

100% DE DISTÂNCIA DA VARETA 1

PARA VARETA 3

6252 72

PORCENTAGEM DA DISTÂNCIA TOTAL DA

VARETA 1 PARA VARETA 3

7MOVER VARETA 2 3 M -

REPETIR TESTE

ATERRAMENTO DO PRÉDIO ABERTO PARA TESTE

ATENÇÃOGEC DEVE SER DECONECTADO DO PRÉDIO

SEGUNDA VARETA DE TESTE 2

PRIMEIRA VARETA DE TESTE 2

TERCEIRA VARETA DE TESTE 2

ser usado em sistemas de aterramento de qualquer tamanho. Veja a Figura 2-7.

Não há distância definida entre a colocação da vareta 1 e 3, a distância ideal teórica é infinito. Geralmente, ao testar um único elétrodo usando o mé-todo de medição de terra de três polos, a verta 3 é colocada a 30,5 m (18,9 m

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da vareta 1) e a vareta 2 é conduzida na terra a uma distância de 9,4 m da vareta 1 (0,62 × 15,2 m = 9,4 m para os 62% do ponto recomendado).

Uma distância de espaço de 30,5 m en-tre a vareta 1 e 3 é normalmente adequada para a maioria das medições do sistema de aterramento, exceto para os tipos maiores de sistemas.

Para uma grande grade de eletrodos que consiste em vários eletrodos ou pla-cas, que são conectados, a distância entre a vareta 1 e 3 tem de ser aumentada para 60,9 m ou mais. A vareta 2 é colocada a 62% da distância escolhida.

Procedimentos de medição da resistência da terra de três polosAntes de fazer qualquer medição de re-sistência à terra, o manual operacional do OEM do instrumento de teste deve ser consultado para todas as precauções de medição, limitações e procedimentos recomendados. O equipamento de pro-teção pessoal (PPE) necessário deve ser utilizado e todas as regras de segurança devem ser seguidas, conforme exigido no local de construção/teste. Para fazer medições de resistência da terra de três polos, aplique o seguinte procedimento: 1. Revise o manual do OEM do instru-

mento de teste para os procedimentos de medição recomendados para medir a resistência de terra.

2. Se possível, verifique se o eletrodo de aterramento e o sistema não estão conectados ao aterramento do edifí-cio. CUIDADO: Se não tiver certeza do status da conexão, interrompa o procedimento até que uma pessoa qualificada possa verificar se o siste-ma de aterramento está desligado.

3. Conduza a vareta 3 para a terra com distância de cerca de 30,5 m do eletro-do de terra ou sistema de aterramento sendo testado (vareta 1).

4. Conduza a vareta 2 para a terra com cerca de 18,9 m (62%) da vareta 1.

5. Conecte os cabos de teste do dispo-sitivo de teste de resistência da terra às varetas 1, 2 e 3, conforme indicado pelo OEM do instrumento de teste.

6. Meça e registre a resistência de terra usando procedimentos de medição do OEM do instrumento de teste.

7. Mova a vareta 2 a uma distância de 3,05 m para ambos os lados do pon-to a 18,9 m (16 m e 22 m da vareta 1) e faça medições em cada local. Quando as três leituras estiverem fechadas, a área de planalto será de-terminada e a leitura de 18,9 m será a leitura da resistência do sistema de aterramento.

8. Quando o patamar de resistência de terra não for determinado porque a vareta 3 é muito perto da vareta 1, aumente a distância entre as varetas 1 e 3 e faça o teste de resistência de terra novamente.

Teste de resistência de terra da queda de potencial de três/quatro polosAs medições d quatro polos são adequa-das, para a maioria das aplicações, para medir a resistência de um sistema de aterramento para atender aos requisitos mínimos de resistência listados por códi-gos (normalmente 25 Ω para eletrodos de vareta, tubo e placa), desde que os cabos e conexões do instrumento de teste sejam aceitáveis. Embora 25 Ω seja um valor mínimo especificado para um eletrodo de vareta, tubo ou placa, um bom sistema de

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aterramento deve ter uma resistência de 5 Ω ou menos. Além disso, algumas aplica-ções, por exemplo, com equipamento de telecomunicações, exigem que um sistema de aterramento atenda à especificação mí-nima de 5 Ω ou menos. Veja a Figura 2-8.

Quando a medição da resistência baixa da terra for feita, a resistência dos cabos

de teste deverá ser eliminada porque eles aumentam a medição da resistência e diminuem o valor medido. Um medidor de resistência de terra de quatro polos inclui uma tomada adicional na qual um outro cabo de teste é conectado a partir do medidor para o eletrodo de terra em teste para eliminar a resistência dos

Figura 2-8. Um medidor de resistência de terra de três polos inclui uma tomada adicional na qual um outro cabo de teste é conectado a partir do medidor para o eletrodo de terra em teste para eliminar a resistência dos cabos de teste a partir da medição de resistência apresentada.

Teste de resistência de terra em três polos

VARETA DO ELETRODO 2

VARETA DO ELETRODO 3

VARETA DE TERRA DO ELETRODO 1

+10% SEGUNDA MEDIÇÃO

–10% TERCEIRAMEDIÇÃO

100% DE DISTÂNCIA DA VARETA 1

PARA VARETA 3

6252 72

PORCENTAGEM DADISTÂNCIA TOTAL DA

VARETA 1 PARA VARETA 3

ATERRAMENTO DO PRÉDIO ABERTO PARA TESTE

SONDA 3

ISOLAMENTODESGASTADO

CABOS DE TESTE LONGOS OU DANIFICADOS ADICIONAMRESISTÊNCIA À MEDIÇÃODE TESTE

TOMADA ADICIONALPARA SONDA 4

SONDA 2

SONDA 1

SONDA 4 (CONEXÃO FEITA COM SONDA 1 PARA ELIMINAR RESISTÊNCIA DE CABOS DE TESTE)

ATENÇÃOEGC DEVE SER DECONECTADO DO PRÉDIO

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cabos de teste a partir da medição de resistência apresentada.

Teste de resistência de terra seletivoO método de teste de resistência de terra seletivo pode ser realizado sem remover o eletrodo de terra do sistema de aterra-mento elétrico do edifício. Este método é utilizado para medir eletrodos de terra individuais de diferentes tipos, tais como varetas de terra, placas, grades e malha de arame. Este método é utilizado em sistemas com aterramentos paralelos, tais como subestações de serviços públicos, torres de transmissão e distribuição e outras aplicações comerciais e industriais.

O método seletivo é semelhante ao método de três polos que usam três sondas, mas também utiliza um transformador de corrente de pinça, que elimina os efeitos de aterramentos conectados em paralelo a partir da medição. Portanto, ele mede ape-nas o eletrodo em teste. O transformador de corrente é colocada em torno do con-

dutor terra para medir o fluxo de corrente para a terra das sondas de teste através do eletrodo de terra em teste. Uma vez que o transformador é conectado, os mesmos procedimentos de medição utilizados no método de três polos são aplicados.

Para determinar a resistência da torre para a terra, cada ponto de aterramento deve ser medido individualmente, e as leis de resistência paralela conectadas são aplicadas. Veja a Figura 2-9. Por exemplo, se as resistências medidas dos quatro pontos de teste (torre perna terra) forem aproximadamente 45 Ω, 36 Ω, 30 Ω e 90 Ω, a resistência efetiva do sistema de aterramento total será 10,6 Ω.

Teste de resistência de terra sem estacasO método de teste sem estacas, como o método seletivo, pode ser realizado sem remover o aterramento da fonte de ali-mentação. Este método requer a utilização de duas pinças: uma para transmitir uma tensão conhecida e a outra para medir a corrente quando um testador de aterra-mento que também inclui o testador de três/quatro polos e resistência de terra em uma unidade é usado. Também estão disponíveis unidades de teste que incluem ambos transformadores em uma unidade de inclusão. A unidade de inclusão não pode ser usada para medir a resistência da terra ou realizar o teste de aterramento de três/quatro polos. No entanto, a unidade de inclusão pode ser usada como uma pinça de corrente para medir a corrente, semelhante a uma pinça amperimétrica padrão, ou a medição de qualquer corrente de fuga que flui no sistema de aterramento. Veja a Figura 2-10.

O método de teste sem estacas é o único tipo de método de teste de aterramento que não requer a utilização de estacas ou

Os medidores de resistência de quatro polos funcionam melhor para medições de resistência baixa porque eles têm uma tomada adicional que ajuda a eliminar a resistência dos cabos de teste na medição de resistência exibida.

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Figura 2-9. Para determinar a resistência da torre para a terra, cada ponto de aterramento deve ser medido individualmente, e as leis de resistência paralela conectadas são aplicadas.

Teste de resistência de terra seletivo

SONDA 1

SONDA 2

SONDA 3

ANEL DE TERRA(RT = 10.6 Ω)

TESTADOR DE RESISTÊNCIA DE TERRA

PINÇA DECORRENTE

DE TERRA

TORRE DETRANSMISSÃO

CELULAR

Resistência conectada paralela

R

R R R R

R

R

T

T

T

=+ + +

=+ + +

=+ +

11 1 1 1

11

451

361

301

901

0 022 0 028 0 03

1 2 3 4

, , , ,. 33 0 0111

0 09410 6

+

=

=

.

,,

R

R

T

T Ω

R1= 45 Ω

R2= 36 Ω

R3= 30 Ω

R4= 90 Ω

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A resistência total de um circuito paralelo que contém três ou mais resistores é des-coberta ao aplicar a seguinte fórmula:

Uma calculadora pode ser usada para aplicar mais facilmente essa fórmula ao determinar a resistência total de um circuito paralelo que contém três ou mais resisto-res. Consulte Calculadora. A resistência total em um circuito paralelo que contém três resistores é descoberta usando uma calculadora para aplicar o seguinte procedimento:

1. Limpe a calculadora para que ela mostre "0". Certifique-se de que não seja "0M".2. Pressione as teclas 1, ÷, valor R1 e M+ para inserir o valor do primeiro resistor na memória.3. Pressione as teclas 1, ÷, valor R2 e M+ para inserir o valor do segundo resistor na memória.4. Pressione as teclas 1, ÷, valor R3 e M+ para inserir o valor do terceiro resistor na memória.5. Pressione as teclas 1, ÷, MR (ou RM) e =. A calculadora exibe a

resistência total dos três resistores conectados em paralelo.

Descobrir a resistência total usando calculadoras

CALCULADORA

R 2 = 24 W= 12 W1R

= 24 W3R

ETAPA 1:

ETAPA 2:

ETAPA 3:

ETAPA 4:

ETAPA 5:

0,0833

0,04166

0,04166

6

R

R R R R

T =+ + +

1 1 1 1

١ ٢ ٣ ٤

1

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sondas de teste. Portanto, ele pode ser usado em locais onde o uso de uma estaca é difícil ou impossível, como no interior de edifícios ou em áreas sem exposição acessível não pavimentada ou de terra (sujeira). Ao fazer a medição, é importante conhecer o tipo de sistema de eletrodos de terra (vareta, construção, anel, tubo de água etc.), que faz parte da totalidade do sistema de aterramento do edifício porque o método mede sem estacas do sistema de aterramento que inclui todos os ater-ramentos, a terra, a ligação do sistema de aterramento e conexões.

Procedimento de teste de resistência de terra sem estacasAntes de fazer uma medida de resistên-cia, é uma melhor prática fazer primeiro a medição de corrente de fuga da terra. Corrente de fuga é uma corrente que não é funcional, incluindo a corrente em condu-tores de terra e compartimentos. A corrente de fuga pode fluir através de condutores e isolantes. Para proteção do pessoal, há um limite entre 4 mA e 6 mA. As medições de corrente de fuga podem ser feitas ao usar um medidor de teste de terra, que inclui uma função de medição de corrente de fuga específica ou usar um amperímetro de pinça de corrente separado. Quando qualquer corrente de fuga é medida, o problema deve ser encontrado e corrigido.

O uso de um testador de terra sem estacas requer conhecimento completo de como e onde fazer as medições e o significado das medições. O manual de operação do OEM do instrumento de teste deve ser sempre consultado para o modelo de instrumento de teste em uso. Todas as informações adicionais, tais como aplica-ção do instrumento de teste, também são normalmente fornecidas no site do OEM.

Para fazer medições de resistência de terra em um sistema de aterramento com vários eletrodos de terra paralelos, tais como transformadores, áreas de serviços públicos, terrenos de torre de transmissão e sistemas de aterramento de comunica-ção, aplique o seguinte procedimento: 1. Determine as melhores posições para

fazer medições de resistência de terra. Veja a Figura 2-11.

2. Faça a medição de corrente em to-dos os componentes do sistema de aterramento, incluindo a medição da corrente de fuga usando um medidor de aterramento ou um medidor de pinça de corrente separado. Correntes acima de 1 A indicam que um proble-ma deve ser resolvido imediatamente. Além disso, OEMs de testadores de resistência de terra especificam a corrente máxima permitida na qual o medidor pode fazer uma medição precisa (normalmente em torno de 5 A). CUIDADO: Todas as medições de corrente devem ser consideradas. Até mesmo correntes de fuga de alguns miliamperes podem causar choque elétrico.

3. Defina o medidor para medir a re-sistência do condutor de eletrodo de terra, coloque garras da pinça amperimétrica ao redor do ponto de aterramento em teste e registre a medição.

4. Faça medições adicionais em cada ponto de aterramento, conforme ne-cessário. Por exemplo, se houver três eletrodos de terra, faça uma medição em cada um e no ponto de ligação comum. As medições serão diferentes porque o testador mede a resistência à terra naquele ponto em relação a todos os aterramentos. O terreno total

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Figura 2-10. Os testes de resistência de terra sem estacas podem ser realizados sem remover o aterramento da fonte de alimentação.

Testadores de resistência de terra sem estaca

UNIDADE DE TESTE INCLUSIVA

TESTADOR DE RESISTÊNCIADE TERRA MULTIFUNCIONAL

TENSÃO TRANSMITIDA E CORRENTE RECEBIDA EM UMA UNIDADE

TRANSMISSOR DE TENSÃOSEPARADA E RECEPTOR

DE CORRENTE

EQUIPAMENTO DEENSAIO DE PINÇA

no ponto de ligação comum represen-ta o aterramento total. Ele é menor do que as medições de resistência de terra individuais, porque todos os sistemas de aterramento são conecta-

dos em paralelo. Em todo o circuito paralelo, a resistência total é sempre menor do que qualquer resistência individual.

5. Registre as medições e localizações onde foram feitas.

Outras considerações sobre o uso testadores de terra incluem o seguinte:

• Um testador de aterramento utiliza baterias que devem estar em boas con-dições de funcionamento. Se o símbolo

As áreas de terra que têm resistência alta podem ser tratadas com produtos quími-cos especiais para reduzir a resistência.

DICA TÉCNICA

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Procedimento de medição do medidor de resistência de terra sem estaca

1

2

3

4

5

CONDUTOR DE ELETRODOS DE LIGAÇÃO À TERRA (GEC)

ANEL DE TERRA


PAREDE DE CONCRETO

PARA CAIXA DE SERVIÇO

DETERMINAR AS MELHORES POSIÇÕES PARA FAZERMEDIÇÕES DA RESISTÊNCIADE TERRA

BLOCO DE TERMINALDO CONDUTOR

ATERRADO

ELETRODOREVESTIDO DE

CONCRETO(REBAR)

FAZER MEDIÇÕES DE CORRENTE EM TODOS OS COMPONENTES DO SISTEMA DE ATERRAMENTO

MEDIR A RESISTÊNCIA DE ELETRODO DE ATERRAMENTO

FAZER MEDIÇÕES ADICIONAIS DE CORRENTE E RESISTÊNCIA PARA TERRA CONFORME NECESSÁRIO

REGISTRAR MEDIÇÕES

TESTE DECORRENTE

RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO

PINÇAS DECORRENTE

E TENSÃO

UNIDADE DE TESTE

PONTO DE MEDIÇÃO DE SISTEMA DE ATERRAMENTO TOTAL

PONTO DE MEDIÇÃO DE TIPO DE TERRA ÚNICO

Figura 2-11. As medições de resistência de terra são feitas em condutores, eletrodos de terra e conexões que incluem vários aterramentos, tais como entradas de serviço, transformadores, aterramentos de prédio público, aterramentos de torre de transmissão e sistemas de aterramento de comunicação.

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de bateria fraca (LO-BAT) aparecer no medidor, as baterias deverão ser substi-tuídas imediatamente. Como testes de aterramento são geralmente feitos em locais remotos e ao ar livre, transportar um conjunto extra de baterias é uma boa prática.

• Para medição adequada, use somente os eletrodos da vareta de terra fornecidos pelo OEM do instrumento de teste já que diferentes tipos de material (cobre, aço inoxidável, alumínio e aço) e tamanho de vareta podem afetar as medições totais de resistência.

• Os eletrodos da vareta de terra de-vem ser conduzidos para a terra. Eles nunca devem ser martelado no chão, porque podem dobrar ou ficar da-nificados. Além disso, eles devem ser bem limpos após cada utiliza-ção, pois qualquer terra seca presa neles de uso anterior pode afetar as medições.

• Eletrodos da vareta de terra e o equi-pamento de teste de terra com cabos fornecidos pelo OEM do instrumento de teste. É importante manter os cabos em bom estado de funcionamento. Qualquer dano que reduza o tamanho do condutor, como fios quebrados, aumenta a resistência do cabo e afeta a medição. Os cabos devem ser sempre substituídos por cabos de tamanho e tipo especificados pelo OEM.

• Acessórios para equipamento de teste de terra incluem estojos prote-tores de armazenamento e transporte rígidos. Usar os estojos quando as uni-dades não estão sendo usadas ajuda a manter as unidades secas, limpas e em boas condições de funcionamento. Embora os estojos protetores ajudam a evitar danos ao equipamento de tes-te, cuidados extras devem ser tomados para manter os medidores e acessórios em um local seguro.

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O aterramento adequado ajuda a evitar choques elétricos, incêndios, danos aos equipamentos e problemas de qualidade de energia que podem fazer com que sistemas, circuitos e equipamentos operem de forma inadequada. Para evitar tais problemas, sistemas e problemas de aterramento devem ser entendidos, identificados, testados, corrigidos e reanalisados após as correções ou modificações. Até mesmo os sis-temas de aterramento devidamente projetados e instalados devem ser testados periodicamente para garantir que ainda estão operando com segurança e eficiência. Os testes requerem conhecimento sobre o que procurar, confiança de que o medidor e o teste são os melhores para o aplicativo, uso adequado do medidor para o instrumento de teste utili-zado, e mais importante, compreensão das medições de teste.

RESOLUÇÃO DE PROBLEMASPara garantir que um sistema de aterra-mento esteja corretamente instalado e operando conforme projetado para atender aos padrões de código e indústria, bem como às especificações do fabricante de equipamento original (OEM) e do clien-te, os instrumentos de teste devem ser usados. Os instrumentos de teste também devem ser usados ao determinar a causa dos problemas. Resolução de problemas é o diagnóstico sistemático de um sistema para localizar qualquer falha ou problema. A resolução de problemas qualificada segue um plano lógico para encontrar o problema de forma rápida e eficiente. Quando o problema é encontrado e cor-rigido, o sistema tem de ser novamente testado para garantir que o problema foi efetivamente corrigido. A manutenção pre-ventiva de rotina e retestes são realizados para evitar problemas futuros. Solucionar problemas de sistemas de aterramento e falha de terra requer um entendimento de determinados critérios.• Práticasdesegurança— Trabalhar em

ou em torno de qualquer sistema elétri-

co requer um entendimento dos riscos associados, como vestir, usar e manter o equipamento de proteção individual (EPI) necessário e todas as regras e procedimentos de segurança aplicáveis para o local e aplicação determinados.

• Conhecimento técnico e aplica-ção — Terminologia, componentes elétricos, requisitos de instalação e procedimentos de instrumentos de teste de aterramento devem ser entendidos antes de tomar quaisquer medidas. No entanto, ter conhecimento técnico de como fazer algo não significa que a pessoa entende quais resultados esperar e o que os resultados ines-perados também significam. Além de práticas de segurança, entender a aplicação de cada instrumento de teste e seu uso adequado é necessá-rio antes de tomar qualquer medida. É necessário conhecer e compreender onde realizar testes e fazer medições, como selecionar as medições e inter-pretá-las para a análise apropriada do sistema e determinação de problemas. Sem entender a diferença nos valores medidos e os valores especificados, não

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fica claro que o sistema está operando adequadamente. Além disso, o tipo de problema não pode ser identificado e a medida corretiva apropriada não pode ser tomada.

• Soluções— Depois que o problema que causou a falha é identificado, de-terminar a solução correta garante que o problema pode ser corrigido. Um sistema deve ser testado novamente para verificar se a solução apropriada foi aplicada.

• Verificação e documentação—Para saber se um sistema está funcionando corretamente ou se o problema foi cor-rigido e verificar se todas as exigências estão sendo cumpridas, instrumentos de teste devem ser usados. As compa-rações de dados gravados entre valores medidos e valores exigidos ou reco-mendados servem como documentação de operação do sistema.

• Manutenção— Como os sistemas deaterramento são projetados para a pre-venção de choques elétricos, incêndios e problemas ou danos ao equipamento, o sistema deve ser testado novamente em intervalos regulares. Ou seja, a qualquer momento que for feita uma alteração no sistema, um equipamento novo é adicionado ou um problema como componentes danificados é observado. Normalmente, um sistema de aterramento deve ser inspecionado anualmente para verificar e documentar a operação do sistema.

PROBLEMAS DE RESISTÊNCIA DO SOLO Os testes de resistividade do solo são rea-lizados para determinar o local, o tipo e o tamanho do sistema de terra. Na maioria

das áreas, o solo tem valores de resistivi-dade bastante baixos, medidos em Ω/cm, que um tipo de sistema de aterramento padrão, como varetas de terra, anéis ou placas, pode ser usado. No entanto, alguns edifícios, torres e estruturas são constru-ídos em solo condutivo deficiente, como pedra bruta ou áreas rochosas. Nessas áreas, os eletrodos de terra podem ser re-vestidos por um concreto não corrosivo de baixa resistência para reduzir a resistência entre o sistema de aterramento e a terra. Veja a Figura 3-1.

Embora outros métodos possam ser usados para reduzir a resistência do solo entre o eletrodo de terra e a terra, tal como tratar o solo com misturas de sal, somente os métodos ambiental e eletricamente seguros podem ser usados. As misturas de sal podem aumentar a corrosão em peças metálicas, causar danos ao meio ambiente e se dissipar em mais de uma área, o que pode aumentar a resistência do solo acima dos requisitos mínimos de segurança. A melhor solução é revestir o eletrodo com uma mistura de concreto especialmente concebida não corrosiva, de longa duração e com baixa resistência ao longo da vida útil do sistema de aterramento.

O solo deve ser uma parte condutora de

Os sistemas de aterramento comerciais podem ter um cabo de cobre ou revestido de cobre fundido com vareta de terra de cobre ou revestida de cobre.

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Capítulo 3 — Problemas e soluções de aterramento 31

Redução da resistência do eletrodo de terra

SOLO DE RESISTÊNCIA ALTA

Colocação de eletrodo horizontal

SOLO DE RESISTÊNCIA BAIXA

Colocação de eletrodo vertical

Colocação de eletrodo normal

SERVIÇO ELÉTRICO

ELETRODOS DE TERRA

ENTERRADOS

SOLO DE RESISTÊNCIA BAIXA (POEIRA SÓLIDA, ARGILA MOLE, CALCÁRIOMOLE)

ELETRODOS ENVOLTOSEM RODAPÉ

SERVIÇO DESCONECTADOSOLO DE

RESISTÊNCIA ALTA (SOLTO, ROCHOSO)

CONCRETO DE RESISTÊNCIA BAIXA






ELETRODOS DE ATERRAMENTO


FOSSO

ON

OFF

Figura 3-1. Quando os edifícios, torres e estruturas são construídos em solo condutor ineficiente, como pedra bruta ou áreas rochosas, os eletrodos de terra podem ser revestidos de concreto não corrosivo de baixa resistência para reduzir a resistência entre o sistema de aterramento e a terra.

baixa resistência de todo o sistema elétrico em todos os momentos. Somente ao testar a resistência do sistema de aterramento, após a instalação com instrumentos de teste que usam o método de três/quatro polos, seletivo ou sem estacas, pode-se conhecer a verdadeira resistência do sistema de aterramento instalado. Às

vezes, podem ser necessários ajustes para reduzir a resistência do sistema maior do que a especificada. Ao longo do tempo, a experiência de um técnico ou designer em uma determinada área com diferentes tipos de solo ajuda a determinar o melhor tipo e tamanho do sistema de aterramento a ser instalado.

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PROBLEMAS DE INSTALAÇÃO DO ELETRODO DE TERRAOs sistemas elétricos que são aterrados devem ser conectados à terra com um eletrodo de terra, a estrutura metálica de um edifício, eletrodos revestidos de concreto, um anel de terra ou um tubo de água de metal subterrâneo, conforme o NEC® e requisitos locais. O sistema de aterramento é uma das partes mais importantes de um sistema elétrico, pois pode evitar choques elétricos, incêndios e danos ao equipamento, no entanto, muitas vezes é esquecido depois de instalado e não é inspecionado ou testado até que ocorra um problema. Os sistemas de aterramento que uma vez atenderam aos requisitos mínimos de resistência podem não atender mais a esses requisitos. Os componentes de um sistema de aterramen-to podem ser danificados ao ponto de não fazerem mais parte do sistema. Para evitar problemas relacionados ao solo, o sistema de aterramento deve ser instalado corre-tamente e deve ser inspecionado em uma

programação regular para garantir que ele está funcionando conforme projetado.

Instalação do sistema de eletrodos de terraOs eletrodos de vareta, tubo e placa devem atenderaosrequisitosdoNEC®. Os equi-pamentos de aterramento do tipo vareta de aço inoxidável, cobre e aço revestido de cobre devem ser revestidos de cobre e ter um diâmetro mínimo 1,6 m tamanho de 2,4 m orientados verticalmente em solo não corrosivo com boa condutividade. A parte superior do eletrodo deve estar no ou abaixo do nível do solo a menos que esteja protegida contra danos físicos. Além disso, deve estar a pelo menos 2,4 m dos eletrodos de vareta e tubo em contato com o solo.

As condições de solo abaixo do ideal podem exigir sistemas de aterramento mais complexos ou solos artificiais para diminuir a resistência à terra para os níveis necessários.A resistência do sistema de aterramento à terra para um eletrodo de vareta, tubo ou placa deve ser 25 Ω ou menos. Veja a Figura 3-2.

Se as condições rochosas impedirem a instalação vertical, o eletrodo de vareta pode ser orientado a um ângulo não su-periora45°emrelaçãoàvertical.Comoalternativa, o eletrodo de vareta pode ser enterrado em um fosso a pelo menos 0,7 m de profundidade. Os eletrodos adicionais podem ser conectados em paralelo para reduzir a resistência total. Se os eletrodos de vareta não puderem ser usados ou não atenderem aos requisitos mínimos, mé-todos de aterramento alternativos como estruturas metálicas de edifícios, um anel de terra ou uma placa de aterramento de-verão ser usados. Em algumas aplicações, instalar uma vareta de terra em concreto de baixa resistência designado para siste-

Os eletrodos de terra podem ser orientados em superfícies rochosas duras com martelos pesados.

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Colocação do eletrodo de vareta

CONDUTOR DE ELETRODOS DE LIGAÇÃO À TERRA (GEC)

A RESISTÊNCIA PARA TERRADEVE SER 25 Ω OU MENOS(CONFORME NEC®)

PARA PRÉDIO

>2,4 m >1,8 m>2,4 m

>0,7 m

>2,4 m

<45°

ELETRODO DE VARETA VERTICAL (PRIMEIRA OPÇÃO) VÁRIOS ELETRODOS

(SEGUNDA OPÇÃO)

ELETRODO DE VARETA NO FOSSO HORIZONTAL (TERCEIRA OPÇÃO)

ELETRODO DEVARETA CONDUZI-

DO NO ÂNGULO (QUARTA OPÇÃO)

NÍVEL DE TERRA

PEDRA SOLO1,6 M MIN. DIÂMETRO

Ω Ω

Figura 3-2. Um eletrodo de vareta de terra com um diâmetro mínimo de 1,6 m comprimento de 2,4 m é colocado em solo não corrosivo com a parte superior do eletrodo no ou abaixo do nível do solo. Deve haver pelo menos 2,4 m do eletrodo em contato com o solo.

mas de aterramento diminui a resistência para atender aos requisitos de código. Qualquer método usado deve ser testado usando um medidor de resistência de terra para verificar se os requisitos de código são atendidos.

Uso de vários eletrodos de terra

Conforme o NEC®, se um eletrodo de vareta, tubo ou placa exceder o limite de resistência de 25 Ω à terra, eletrodos adi-cionais poderão ser adicionados ao sistema

para reduzir a resistência total. Depois disso, a resistência à terra deve ser medida. A resistência é reduzida por percentagens aproximadas conforme cada vareta adicio-nal com a mesma resistência individual é adicionada. A segunda vareta diminui a resistência adicional em aproximadamente 60% da primeira vareta. A terceira vareta diminui a resistência adicional em apro-ximadamente 40% da primeira vareta. A quarta vareta diminui a resistência adicional em aproximadamente 33% da primeira

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Figura 3-3. Se um eletrodo exceder o limite de resistência de 25 Ω de resistência à terra, eletrodos adicionais poderão ser adicionados ao sistema para reduzir a resistência total.

Varetas de aterramento e resistência elétrica

2 VARETAS

3 VARETAS

4 VARETAS

RESISTÊNCIA ELÉTRICA DA VARETA 1 = 100%

RESISTÊNCIA DE DUAS VARETAS EM PARALELO = 60% DE RESISTÊNCIA DA VARETA 1

RESISTÊNCIA DE TRÊS VARETAS EM PARALELO = 40% DE RESISTÊNCIA DA VARETA 1

RESISTÊNCIA DE QUATRO VARETAS EM PARALELO = 33% DE RESISTÊNCIA DA VARETA 1

ELETRODOEXISTENTE (VARETA 1)

VARETA 1 - MUITO ALTO

DUAS VARETAS - MUITO ALTO

TRÊS VARETAS - ACEITÁVEL

QUATRO VARETAS - MELHOR PARA CONDIÇÕES DE MUDANÇA R

R RR RT =×+

1 2

1 2

vareta. Os diversos eletrodos devem estar a pelo menos 2 m de distância e conectados na parte superior. Veja a Figura 3-3.

Nota: O resultado de um sistema de liga-

ção à terra (vareta, anel, placa etc.) é garan-tir que a resistência mínima (normalmente 25 Ω) seja atendida. Além de adicionar mais varetas, seu tamanho ou capacidade

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pode ser aumentada, conforme necessário, contanto que estejam interligadas (ligadas) conforme os requisitos de código.

PROBLEMAS OPERACIONAISUm sistema de aterramento corretamente projetado e instalado deve funcionar de forma adequada. Na maioria dos casos, o sistema de aterramento não funciona corretamente. Infelizmente, um sistema de aterramento pode não apresentar quaisquer sinais de um problema até que haja um cho-que elétrico, o equipamento seja danificado ou não funcione corretamente. É importante entender como o sistema de aterramento deve operar, quais falhas podem ocorrer e como testar e corrigir um defeito.

Problemas do loop de terraUm sistema de eletrodo de terra é instalado no serviço elétrico principal ou na fonte de um sistema de derivação separada. Um sistema de derivação separada (SDS) é um sistema elétrico que fornece energia elétrica derivada ou tomada de transformadores, baterias de armazenamento, sistemas foto-voltaicos, turbinas de vento ou geradores. A grande maioria de SDS é produzida pelo lado secundário de um transformador de distribuição de energia.

Um SDS é normalmente usado para es-tabelecer um novo nível de tensão, reduzir a impedância da fonte de energia ou isolar peças do sistema de distribuição de energia. ComoumSDSnãotemconexõeselétricasdiretas com qualquer outra peça do sistema de distribuição de alimentação (transfor-madores magneticamente acoplados), uma nova referência de terra é necessária. Uma referência de terra adequada é necessária para segurança e operação adequada do equipamento e é estabelecida ao criar uma conexão terrestre entre o SDS e a terra.

O aterramento é estabelecido através de um eletrodo de terra como uma vareta ou estrutura de aço do edifício que foi efeti-vamente aterrado. A conexão neutro-terra deve ser feita no transformador ou painel de serviço principal apenas. A conexão neutro--terra é feita ao ligar o bus neutro ao bus de terra com uma ponte de ligação principal e ao sistema de eletrodos de terra por um condutor de eletrodo de terra. Veja a Figura 3-4. Uma ponte de ligação principal (MBJ) é uma conexão em um painel de serviço que conecta o condutor de aterramento do equipamento(EGC),ocondutordoeletro-do de terra (GEC) e o condutor aterrado(condutor neutro).

Um condutor de aterramento de equi-pamento (EGC) é um condutor elétrico que fornece um percurso de aterramento de impedância baixa entre o equipamento elétrico e compartimentos dentro de um sistemadedistribuição.UmGECconectapeças aterradas de um sistema de distribui-ção de energia (condutores de aterramento de equipamento, condutores aterradas e todas as peças de metal) a um sistema de aterramentoaprovadopeloNEC®.

As conexões neutro-terra não devem ser feitas em nenhum subpainel, tomadas ou

Os condutores do sistema de aterramento são normalmente identificados pela presença de isolamento de cor verde.

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Figura 3-4. A conexão neutro-terra é feita ao ligar o bus neutro ao bus de terra com uma MBJ e um eletrodo de terra.

equipamento. Quando uma conexão neutro--terra é feita em qualquer lugar exceto no painel de serviço principal, é criado um percurso de fluxo paralelo para a corrente de retorno normal a partir de uma carga. O percurso do fluxo paralelo permite que a

corrente flua por meio de peças metálicas do sistema. O NEC® não permite cone-xões neutro-terra que criam loops de terra porque isso pode causar choque elétrico e problemas de qualidade de energia. Além de não fazer conexões neutro-terra em subpai-

Conexões neutras para terra

MBJPAINEL

CONDUTORES NÃO ATERRADOS (FASE)

CONDUTOR ATERRADO(NEUTRO)

ATERRADO NO PONTOINTERMEDIÁRIO

CONDUTOR ATERRADO

BARRA DEBUS NEUTRA


BUS DETERRA

CONDUTOR ATERRADO

ELETRODODE TERRASEPARADO

CONDUÍTE TERRA

PAINEL DEENTRADA

DE SERVIÇO

ELETRODO DEATERRAMENTO

DA ENTRADADE SERVIÇO

(VARETA, PLACA,ANEL ETC.)

AVISO: NÃO CRIEUMA CONEXÃODE TERRA NEUTRAEM UM SUBPAINEL(VIOLAÇÃO DE CÓDIGO)

CONDUÍTE COMO CONDUTOR DE ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTO

EGC

BUS NEUTRO

GEC

BUS NEUTRO

BUS DE TERRA

VIOLAÇÃO DE CÓDIGO (SE DISJUNTORES DE TERRA, NÃOCONECTADOS PARA SEPARAR COMPARTIMENTOS DE METAL)

MBJ (CONEXÃOCORRETA)

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néis, nenhum aterramento adicional como eletrodos de terra pode ser estabelecido. Um eletrodo de terra adicional, separado e isolado cria duas referências de terra que normalmente estão em diferentes potenciais de tensão.

Um loop de terra é um circuito elétrico que tem mais de um ponto de aterramento conectado à terra, com uma diferença de potencial de tensão entre os pontos de aterramento altos o suficiente para produzir uma corrente circular no sistema de aterra-

mento. Os dois eletrodos de terra resultam na circulação da corrente e formação de um loop de terra entre os dois eletrodos de terra, em uma tentativa de igualar a dife-rença de potencial de tensão. A circulação de corrente é causada pela corrente que flui de um potencial de tensão maior para um potencial de tensão menor. Um potencial de tensão existe porque há uma diferença na impedância (resistência total, indutância e capacitância) entre os dois pontos de terra. Veja a Figura 3-5.

Figura 3-5. Um loop de terra é um circuito que tem mais de um ponto de aterramento conec-tado à terra, com uma diferença de potencial de tensão entre os pontos de aterramento altos o suficiente para produzir uma corrente circular no sistema de aterramento.

Loops de terra

LOOP DE TERRA CORRETO

LOOP DE TERRA NEUTRO (Neutro e fase não devem

ser conectados)

2 A (NEUTRO)

2 A (FASE)

2 A (FASE)

2 A (NEUTRO)

0 A (TERRA)

2 A (FASE)

CONDUTOR FASE

CONDUTOR FASE

MBJ

LEVE FUGADE CORRENTE(EM mA)

NEUTRO

TERRA

0 A (TERRA)

2 A (NEUTRO)

2 A (LÂMPADA)

1 A (FALHA DE TERRA)

2 A (DA LÂMPADA)

1 A (NEUTRO)2 A (FASE E NEUTRO)

L1 N L2

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Corrente de falha de terra do circuitoTodos os circuitos elétricos são projetados com um percurso normal de corrente para fluxo. Por exemplo, o percurso normal do fluxo de corrente para um circuito de 115 VCApadrãoédeumcondutorfase,atravésda carga, e voltando pelo condutor neutro. A corrente não deve nunca fluir pelos condu-tores de terra do circuito de derivação e/ou metálico, em qualquer momento. A corrente só deve fluir pelo condutor de terra quando ocorre uma falha no circuito. Normalmente, as falhas que fazem a corrente fluir por um condutor de terra incluem curtos-circuitos, avaria de isolamento, umidade, corrosão, fios danificados e conexões neutro-terra ilegais.

A corrente que não faz o percurso pro-jetado é referida como corrente de fuga. Correntedefugaéacorrentequedeixaopercurso normal do fluxo de corrente (fase--neutro) e flui por um percurso de terra. A corrente de fuga pode ser em equipamentos, circuitos de derivação ou em qualquer lugar onde a corrente flui para o sistema de aterra-mento, devido a uma falha. Por exemplo, se houver uma avaria do isolamento entre um condutor fase e de terra ou metal aterrado, a corrente poderá fluir do condutor fase para o condutor de terra.

A quantidade de fluxo de corrente pode ser pequena (em µA ou mA) ou grande (até

vários ampères). Se a corrente for alta o suficiente, o fusível será aberto ou o disjun-tor será disparado. É a menor quantidade de corrente de fuga que causa problemas, tais como choques elétricos, pois pode não ser detectada até que aumente a ponto de disparar o disjuntor. Veja a Figura 3-6.

Teoricamente, não deve haver nenhuma corrente de fuga nos circuitos de equipa-mento ou de derivação. Algumas correntes de fuga para terra estarão presentes através do sistema de aterramento do edifício. Algumas correntes de fuga existem por-que a fonte de alimentação do utilitário é aterrada no transformador e o sistema de aterramento do edifício é aterrado na entrada de serviço. A terra entre os dois pontos de aterramento pode permitir que algum circuito flua pelo solo.

Comoospontosnosquaisoutilitárioestá aterrado e o serviço é aterrado com um condutor de baixa resistência, o condutor transporta a maior parte da corrente neutra do sistema de volta para o transformador. A quantidade de fluxo de corrente através do eletrodo de terra de volta para o transfor-mador normalmente está entre 5 mA a 100 mA. Qualquer corrente acima de 5 mA deve indicar a fonte da corrente de fuga. Um sis-tema de aterramento deve ser testado dentro do painel de energia. Isso é para inspecionar a fiação do sistema e a corrente de derivação em cada fase, neutro e terra para entender o funcionamento do sistema. A corrente alta pode causar problemas, e a corrente de fuga de terra é geralmente causada por conexões neutras danificadas, frouxas ou ineficientes que aumentam a resistência total do condu-tor neutro. Veja a Figura 3-7.

Normalmente, uma pequena quantidade de corrente pode fugir pelo isolamento elétrico e indicar uma leitura de resistên-cia de até várias centenas de megaohms (MΩ) em um megaohmímetro.

DICA TÉCNICA

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Corrente de falha de terra do circuito

PARA TRANSFORMADOR DE UTILITÁRIO

PUXARCAIXA

CONDUÍTE

CONDUÍTE

BARRA DE BUSNEUTRA

BARRA DE BUSDE TERRA

CONDUTOR ATERRADO

2 A

SAÍDA ATERRADA

ISOLAMENTO

CARGA

O FLUXO DA CORRENTEOPERACIONAL SEGUE O

CAMINHO DESIGNADOPOR MEIO DE CONDU-

TORES E CARGA

CORRENTE DE TERRA TOTAL DE TODOS OS CIRCUITOS DE DERIVAÇÃO

MEDIDOR DE PINÇA DE CORRENTE/RESISTÊNCIA DE TERRA


MEDIÇÃO DA CORRENTE DE TERRA

5mA A 100mA

15 A

MBJ

MAIORIA DA CORRETE DE CARGA DE 15A FLUI DE VOLTA PELO NEUTRO DEVIDO À BAIXA RESISTÊNCIA

A AVARIA DOISOLAMENTO

PERMITE 2A DECORRENTE NO

CONDUTOR DEATERRAMENTO DO

EQUIPAMENTO

CONDUTORES

CONDUÍTE

13 A

NOTA: CONFORME NEC®, A BARRA DE BUS NEUTRA DEVE SER CONECTADA AO ELETRODO DE TERRA.

COMPARTIMENTO METÁLICO DO EQUIPAMENTO DE SERVIÇO

FASE NEUTRO

CONDUTOR DE ATERRAMENTO

DE EQUIPAMENTO

Figura 3-6. A corrente de falha de terra pode ser testada com instrumentos de teste, como medidores amperimétricos e resistentes ao solo e à corrente.

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Figura 3-7. A corrente elétrica flui para um potencial de diferença entre dois pontos.

Corrente de fuga

PARA PAINEL

SERVIÇO ELEVADO

120V 120V

240V

CABOS DE ENERGIA PRIMÁRIOS

CAMINHO DECORRENTE DEFUGA PEQUENADE VOLTA AOTRANSFORMADOR CAMINHO NORMAL DE CORRENTE NEUTRA

DE VOLTA AO TRANSFORMADOR

TRANSFORMADOR DE MENOS ETAPAS

TRANSFORMADOR DE UTILITÁRIO

TEMPO DE QUEDA DE SERVIÇO

EQUIPAMENTO DE SERVIÇO


PONTE DE LIGAÇÃO COM PINÇAS DE TERRA APROVADAS

TUBO EM L DE ENTRADA

MEDIDOR

CONDUTORES DAENTRADA DE SERVIÇO

NEUTRO SEMISOLAMENTO

TUBO DE ÁGUA FRIA

FIO FASE

LIGAÇÃO À TERRA

FIO NEUTRO

FIO FASE

PARA ENTRADA DE SERVIÇO LATERAL OU ELEVADA

VARETA DE TERRA

TOMADAS PARA FINS GERAIS EILUMINAÇÃO GERAL

AQUECIMENTO, ARREFECIMENTO, MOTORES ETC.

RN (BAIXO)

RG (ALTO)

USAR MEDIDOR DE RESISTÊNCIA DE TERRA PARA MEDIR CORRENTE DE FUGA

USAR PINÇA AMPERIMÉTRICAPARA MEDIR A CORRENTE DO SISTEMA E DECARGA

DE CABOSDE SERVIÇO

PARA TRANS-FORMADOR DE UTILITÁRIO

BARRA DE BUSNEUTRA

CONDUÍTE MESTRE

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Os sistemas de aterramento e os componentes são parte de um sistema elétrico completo desde geração a cada ponto final de entrega e utiliza-ção. Isso inclui o sistema de aterramento do utilitário, eletrodos de terra, terreno elétrico, terrenos de edifício, terrenos de equipamentos e terrenos de circuito. Uma falha, como um circuito aberto, curto-circuito, conexão de alta resistência ou ligação inadequada pode causar problemas no sistema e produzir uma condição insegura e perigosa. A resolução de problemas e manutenção preventiva do sistema de aterramento requer o uso de vários instrumentos de teste diferentes, além de um equipamento de teste de terra para localizar eventuais problemas ou falhas.

CONEXÕES FROUXAS Quando a corrente flui por qualquer dis-positivo que tenha resistência, há uma quebra de tensão nesse dispositivo e calor é produzido devido à energia produzida (E = I × R). Como todos os condutores (fios), emendas e conexões têm alguma resistência, sempre há uma energia/calor produzido dentro do dispositivo. Condutores de tamanho adequado e co-nexões devidamente estabelecidas têm baixa resistência e, portanto, produzem pouco calor. Os condutores que são sub-dimensionados e as conexões frouxas têm maior resistência e, assim, produ-zem muito calor. Mesmo os condutores com tamanho adequado produzem calor porque têm resistência. A quantidade de calor produzido depende da quantidade de fluxo de corrente através dos condutores e das conexões. Quanto maior a quantidade de fluxo de corrente através do condutor ou conexão, mais calor é produzido nos condutores/conexões.

Uma câmara termográfica é um dispositivo que detecta padrões de calor no espectro de comprimento de onda do

infravermelho sem contato direto com o equipamento. Uma câmara termográfica pode ser usada para observar ou medir o calor produzido por condutores e cone-xões. Os padrões de calor são indicados pelas cores azul (mais frio), verde, ama-relo, laranja e vermelho (mais quente). A temperatura também pode ser exibida na tela da câmara termográfica.

Todos condutores/conexões que têm corrente fluindo por eles emitem calor. Enquanto a corrente estiver dentro dos limites concebidos, o calor produzido não poderá causar um problema. Como pouca (alguns mA) ou nenhuma corrente deve fluir por um condutor aterrado, nenhum calor deve ser produzido ou observado no condutor ou conexão. Quando houver qualquer indicação de calor, o problema deverá ser investigado.

National Electrical Code® (NEC®) 2011 Artigo 250, partes III, IV, V e VI cobrem as conexões do condutor de aterramento.

DICA TÉCNICA

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Medir a quebra de tensão através de uma conexão com um voltímetro ou mul-tímetro digital (DMM) determina uma conexão boa ou ineficiente. Quanto maior for a quebra de tensão medida através de uma conexão, maior a resistência das conexões e menor será a qualidade da emenda. Medir a resistência do sistema de aterramento (condutores e conexões) com um equipamento de ensaio de pinça indica um problema no interior do siste-ma. Veja a Figura 4-1. Se um problema, como resistência alta, for medido, as peças individuais do sistema de terra deverão ser inspecionadas e testadas. O problema geralmente é uma conexão ineficiente, então todas as conexões devem ser ins-pecionadas. Outros problemas podem ser que a resistência dos eletrodos de terra aumentou devido ao solo seco ou corrosão nas varetas.

CONEXÕES DE TERRA INADEQUADASA terra é conectada no equipamento de serviço principal ou na fonte de um sistema de derivação separada (SDS). Um SDS fornece energia elétrica derivada ou tomada de transformadores, baterias de armazenamento, sistemas fotovol-taicos, turbinas de vento ou geradores. Veja a Figura 4-2.

Como um SDS não tem conexões elé-tricas com qualquer outra parte do sistema de distribuição, uma nova referência de terra é necessária. Uma nova referência de terra deve ser conectada de volta ao eletro-do de terra do edifício principal e não a um novo eletrodo de terra. Conectar de volta ao eletrodo de terra do edifício principal liga o sistema de aterramento a um ponto de aterramento comum (eletrodo).

Se a saída de um SDS não estiver aterrada, as cargas do sistema continuarão funcionando. No entanto, há uma condição perigosa. Um voltímetro é usado para verificar se a saída do SDS está aterrada conforme necessário. Veja a Figura 4-3. Um voltímetro lê a saída do SDS inde-pendentemente se o sistema foi aterrado.

Por exemplo, para testar um secundário aterrado, o voltímetro deve estar conec-tado entre as duas linhas de alimentação para verificar a saída de tensão do SDS. O voltímetro deve exibir a tensão de saída independentemente se o SDS secundário está aterrado. Se uma das linhas de ali-mentação estiver aterrada, o voltímetro medirá a saída secundária do SDS entre o condutor fase (fundido) e o solo. Se uma das linhas de alimentação não estiver aterrada, o medidor não poderá medir uma tensão fixa entre nenhuma linha de saída de alimentação e o solo. A leitura varia porque o medidor está lendo apenas

As câmaras termográficas podem ser usadas para detectar com segurança problemas não vistos com sistemas e equipamentos elétricos.

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Capítulo 4 — Resolução de problemas do sistema e manutenção preventiva 43

Figura 4-1. Os problemas de conexão frouxa em um sistema de aterramento podem ser lo-calizados e medidos com equipamento de ensaio de terra de pinça e câmaras termográficas.

a tensão fantasma. Uma leitura de tensão fantasma é uma leitura de um voltímetro que não está conectado a um circuito de tensão. A tensão fantasma também po-derá ser exibida somente se um cabo do

medidor estiver conectado a um circuito energizado e o outro medidor não estiver conectado a nenhum ponto energizado ou aterrado.

Conexões frouxas

EQUIPAMENTODE SERVIÇO NEC® UNIFICADO DESCONECTADOE PAINEL DE DISTRIBUIÇÃO

PAREDE DE CONCRETO

VARETA CONTRA RAIOS

GECsEQUIPAMENTO DEENSAIO DE PINÇA

TRANSFORMADOR DE UTILITÁRIO

ELETRODOS DEVARETA, TUBO

OU PLACA REBARCONDUTORES

DE ENTRADADE SERVIÇO

PARA CARGAS

SEM CARGA 50% CARREGADOTERMÓGRAFO

ANEL DE TERRA

SOBRECARREGADO

GEC

CONDUTOR BAIXO

SISTEMA DE PROTEÇÃOCONTRA RAIOS

TERMINAL DE AR

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Figura 4-2. O eletrodo de terra é conectado ao equipamento de serviço e em um SDS.

Sistemas de Derivação Separada (SDSs)

PISTA PARA BUS277/480 V

PRI

277/480 V 120/208 V

SEC

277/480 V

277/480 V

PAINEL DE DISTRIBUIÇÃO

120/208 V

SEC

277/480 V

13,8 kV

PRI

PRI13,8 kV

277/480 VPISTA PARA BUS


277/480 V

SEC

Υ Υ

Υ Υ

ΥΥ

Υ Υ

Υ

ΥΥ

Υ

∆∆

∆∆

277/480 VPAINEL DE DISTRIBUIÇÃO

277/480 V


PRI

120/208 V

SEC

SERVIÇO SUBTERRÂNEO DE 13,8 kV NO PRÉDIO DA SUBESTAÇÃO

DE DISTRIBUIÇÃO

120/208 VPAINEL DE

DISTRIBUIÇÃO


277/480 V

SEC

277/480 V

PRI13,8 kV

PRI

13,8 kV

277/480 V

SEC

PAINEL DE DISTRIBUIÇÃO277/480 V

PRI

277/480 V

120/208 V

120/208 V

S

SPRI

ON

OFF

H1 X1 H2 X4


ON

OFF

ON

OFF

ON

OFF

PARA CARGAS

BUS DETERRA

BUS NEUTRO

COMUTADORES

OCPD DE SERVIÇO

SDS

SDS

SDS

CONDUTOR DE ELETRODOS DE LIGAÇÃO À TERRA DE VÁRIOS SISTEMAS DERIVADOS

PLACA DE PAINEL

SDS

CONDUTORDE ELETRODO DE LIGAÇÃO À

TERRA COMUM

TRANSFORMADOR

SERVIÇO PRINCIPAL DESCONECTADO

ALIMENTADOR DE ALTA TENSÃO DE 13.8 kV

LIGAÇÃO À TERRA

CONEXÃO DABARRA DE BUS

DE TERRA

BRPT-EGR04.indd 44 11/12/2013 5:13:39 PM


Verificação do aterramento de saída SDS

SDS COM ATERRAMENTOSECUNDÁRIO

SDS SEM ATERRAMENTOSECUNDÁRIO

H1 MULTÍMETRO DIGITAL DEFINIDO PARA MEDIR TENSÃO CA

CONEXÃO COM A TERRA DE VOLTA AO ATERRAMENTO

DO PRÉDIO PRINCIPAL

DISJUNTOR

SEM CONEXÃOCOM A TERRA

X1 PARA X2 =120 V X1 PARA TERRA = X2 PARA TERRA =

EXIBE APENAS TENSÃO FANTASMA

X1 PARA X2 =120 V X1 PARA TERRA = 120 V

MULTÍMETRO DIGITAL DEFINIDO PARA MEDIR TENSÃO CA

H2

X1 X2

DISJUNTOR

H1 H2

X1 X2

120 V

Figura 4-3. Um voltímetro ou instrumento de teste semelhante é usado para verificar se a saída do SDS está aterrada conforme necessário.

VÁRIAS CONEXÕES NEUTRAS PARA TERRA As conexões neutro-terra não devem ser feitas em nenhum subpainel, tomadas ou equipamento. Se uma conexão neutro--terra for feita, um percurso paralelo para a corrente de retorno normal de cargas do sistema será criado. O percurso pa-ralelo permite que a corrente flua pelas peças metálicas do sistema criando assim uma condição perigosa. Todos os pontos de aterramento devem ser conectados de volta ao principal eletrodo de terra. Veja a Figura 4-4.Medir a quantidade de corrente em um sistema de terra pode ser útil ao inspecionar

sistemas elétricos de edifícios ou solucio-nar problemas do sistema para localizar uma falha. A corrente de terra é medida usando um equipamento de ensaio de terra de pinça definido para medir a corrente. Os equipamentos de ensaio de terra de pinça são projetados para medir pequenas quantidades de corrente de terra e não de-vem ser usados para medir carga, circuito de derivação ou corrente do condutor de energia. Uma pinça amperimétrica é usada para medir carga, circuito de derivação ou corrente do condutor de energia. A corrente de terra medida é a mais alta no eletrodo de terra porque é a soma de todas as correntes de terra.

BRPT-EGR04.indd 45 11/12/2013 5:13:39 PM


Figura 4-4. Com várias conexões neutro-terra, todos os pontos de aterramento devem ser conectados de volta ao principal eletrodo de terra.

Várias conexões neutras para terra

BARRA DE BUS NEUTRA

BARRA DE BUS DE TERRA (SEMELETRODO DE TERRA ADICIONAL)

TERRA DE VOLTA AO ATERRA-MENTO DO PRÉDIO PRINCIPAL

USAR EQUIPAMENTO DE ENSAIO DE TERRA DA PINÇA PARA MEDIR CORRENTES DE TERRA

COMUTADOR

OCPD DESERVIÇO

SERVIÇO PRINCIPALDESCONECTADO

PONTO 3

PONTO 1

PONTO 4

CORRENTEDE PONTOS1 A 4

ELETRODO DE TERRA

CORRENTE DOPONTO 4

SISTEMA DE TERRA

CORRENTE DEPONTOS 3 E 4

USAR PINÇA AMPERIMÉTRICA PARA MEDIR A CORRENTE DO SISTEMA E DE CARGA

ALIMENTADOR DE ALTA TENSÃO DE 13,8 kV

PONTO 2


DE DISTRIBUIÇÃO

CIRCUITO DE120 V 1φ

CIRCUITO DE 120/208 V 3φ

CIRCUITO DE 208 V 1φ

CIRCUITO DE 208 V 3φ

N

N

N

277/480 V 120/208 V


120/208 VPAINEL DE

DISTRIBUIÇÃO

PAINEL DEDISTRIBUIÇÃO

277/480 V

SEC

277/480 V

PRI

13,8 kVSECPRI

PISTA PARA BUS277/480 V

PRI

277/480 V 120/208 V

SEC

277/480 VPAINEL DE

DISTRIBUIÇÃO

SEC

277/480 V

PRI

13,8 kV

120 V

208 V

208 V 208 V

CA

N

120 V

120 V

B

SEM CONEXÃODE LIGAÇÃO

CIRCUITO DE120/208 V 1φ

BRPT-EGR04.indd 46 11/12/2013 5:13:40 PM


CORRENTE DE TERRA ALTA —AVARIA DO ISOLAMENTOOs condutores elétricos são cobertos com material isolante. O isolamento impede que a corrente flua fora do seu percurso designado pelo condutor para peças me-tálicas aterradas ou não aterradas expostas ou um sistema de aterramento. O isola-mento deve ter alta resistência suficiente para impedir que a corrente flua por ele e cause choque elétrico ou incêndio, dis-pare um disjuntor ou queime um fusível. Uma pequena quantidade de corrente de fuga flui pela maior parte do isolamento. A corrente de fuga aumenta conforme o isolamento decompõe-se devido à umida-de, temperaturas extremas, óleo, vibração, poluentes e estresse ou dano mecânico.

Enquanto a resistência do isolamento diminui, a corrente de fuga à terra au-menta. Antes que a corrente de fuga fique ainda mais alta o suficiente para abrir um disjuntor ou fusível, ela pode causar choque elétrico ou uma faísca que pode causar um incêndio. Instrumentos de testes elétricos são usados para testar as variáveis em sistemas elétricos, cargas, isolamento e terrenos. Veja a Figura 4-5. Os instrumentos de testes elétricos incluem o seguinte:• Ummegaohmímetro (medidor de iso-

lamento) é usado para testar a condição de isolamento com a energia desligada. Um megaohmímetro é conectado à terra e cada condutor que é projetado para transportar corrente para a carga.

• Umequipamento de ensaio de terra de pinça é usado para medir a corrente de fuga (definição de corrente baixa) e medir a corrente pelo sistema de aterra-mento com a energia ligada. A corrente de fuga aumenta conforme as medidas são tomadas de circuitos individuais

e cargas de volta ao eletrodo de terra principal do edifício.

• Uma pinça amperimétrica é usada para medir a quantidade de con-sumo de corrente de cargas indi-viduais, disjuntores individuais ou linha de alimentação principal com a energia ligada.

• Um DMM, pinça amperimétrica ou qualquer medidor que meça resistên-cia é usado para medir a resistência de componentes ou cargas individuais com a energia desligada.

Testar ou solucionar problemas de qualquer sistema elétrico requer a tomada de vários tipos de medidas para entender completamente como o sistema, circuitos e cargas estão operando. Um teste indi-vidual pode identificar um problema ou componente defeituoso, mas não pode identificar outros problemas que podem ou estão causando problemas adicionais. Ao testar ou solucionar problemas de um sistema elétrico, a tensão de corrente ou carga, a corrente e a resistência do sistema de aterramento deve sempre ser tomadas para fornecer um ponto de partida. Além disso, outras medidas podem ser tomadas para ajudar a identificar outros problemas ou fornecer mais informações sobre o sistema. As medidas tomadas incluem o seguinte:• tensão, que revela se a energia está

presente e em qual nível

• corrente,querevelaquantacargaexisteem um circuito

• resistênciadeterra,quegarantequeosistema de terra atende aos requisitos mínimos de resistência

• correntedefugadeterra,queidentificaqualquer possível choque elétrico ou possíveis problemas de incêndio

BRPT-EGR04.indd 47 11/12/2013 5:13:40 PM


Figura 4-5. Instrumentos de testes elétricos são usados para testar as variáveis em sistemas elétricos, cargas, isolamento e terrenos.

Testes de variáveis elétricas

ELEMENTO DE AQUE-CIMENTO COM BOBINAINCLUÍDA (REMOVIDO

DO CIRCUITO COMENERGIA DESLIGADA)

TERMINAIS DOELEMENTO DEAQUECIMENTO

AQUECEDOR DE ÁGUA ELÉTRICO DE 277 V

TERRA

USAR ALICATEDE ÁGUA

TERRA

USAR CONJUNTO DOALICATE AMPERÍMETRO

PARA MEDIR A RESISTÊNCIAE MEDIR A RESISTÊNCIA

DO ELEMENTO DEAQUECIMENTO

CIRCUITO DE 277 V, 1φ PARA AQUECEDOR DE ÁGUA


BARRA DE BUS NEUTRA

CONECTAR SONDAS À TERRA ECADA TERMINAL DO ELEMENTO

DE AQUECIMENTO

MULTÍMETRO PARA ISOLAMENTOS PARA

MEDIR A RESISTÊNCIA DO ISOLAMENTO

EQUIPAMENTO DE ENSAIO DE TERRA DA PINÇA USADO PARA MEDIR CORRENTE DE FUGADO AQUECEDOR DE ÁGUA ECORRENTE DE FUGA TOTALDO PAINEL PARA TERRA

SEM LIGAÇÃO DENEUTRO PARA TERRA

277/480 V 120/208 V


120/208 VPAINEL DE

DISTRIBUIÇÃO


277/480 V

SEC

277/480 V

PRI

13,8 kVSECPRI

BRPT-EGR04.indd 48 11/12/2013 5:13:41 PM


• baixaresistência,queidentificaonívelde resistência de emendas, cargas etc. [Nota: Use o DMM padrão definido para medir resistência (Ω).]

• resistênciaalta,querevelaacondiçãodo isolamento (Nota: Use megaoh-mímetro ou teste de resistência de isolamento.)

• energia, que determina o custo deoperação (W), o tamanho de transfor-madores (VA) e a eficiência (PF)

MEDIÇÃO DA CORRENTE DO SISTEMA DE TERRAAlgumas falhas em um sistema elétrico são visíveis, como uma lâmpada queima-da, algumas falhas requerem testes, como um disjuntor que fica disparando e outras podem exigir vários testes com diferentes medidores em locais diferentes. Testes e resolução de problemas do sistema de terra requerem que as medidas sejam tomadas em vários locais, que incluem condutores de terra, fases e neutros para entender como o sistema está operando e se existe

um problema. Os testes incluem tomar medidas de tensão e corrente na carga, painéis e comutadores. Veja a Figura 4-6.

Um conjunto de medidores sem fio, tais como DMMs sem fio, pode ser usado para medir e monitorar várias leituras de um local central. Um DMMD sem fio pode ser usado para fazer leituras de medidores remotos e exibir suas medições em um medidor. O medidor pode exibir medições tomadas, bem como três outros módulos remotos sem fio localizados ao longo do sistema. Os medidores remotos podem medir e transmitir medições de tensão, corrente e temperatura para um medidor, o que permite que sistemas sejam moni-torados em vários locais. Eles também fornecem segurança adicional para que o operador no medidor principal possa mo-nitorar as leituras que já estão conectadas a um local perigoso.

Um megaohmímetro pode ser usado para fazer leituras de resistência do isolamento em equipamen-tos e sistemas elétricos.

Um DMM sem fio exibe as medições do medidor, bem como leituras de até três módulos sem fio a partir de distâncias até 20 m (66 pés).

DICA TÉCNICA

BRPT-EGR04.indd 49 11/12/2013 5:13:41 PM


Figura 4-6. Um conjunto de medidores sem fio, tais como DMMs sem fio e medidores de pinça, pode ser usado para medir e monitorar várias leituras de um local central.

Correntes de terra do sistema de medição de vários locais

PISTA PARA BUS

DMM SEM FIO MEDE A CORRENTE DO ELETRODO DE TERRA

UNIFICADAS DESCONECTADAS E/OU PAINEL DE DISTRIBUIÇÃO DE DISJUNTORES

PARA CARGAS

ELETRODO DEATERRAMENTO

PARA ELETRODODE TERRA

PARA CARREGAR TERRA

DMM SEM FIO MEDE A CORRENTE

EM CARGAS

PRINCIPAL DISJUNTOR DA PLACA DO PAINEL (277/480V)

PINÇA AMPERIMÉTRICADA CORRENTE DE FUGA

MEDE A CORRENTE DAPLACA DO PAINEL

DISJUNTORES DO CIRCUITO DE DERIVAÇÃO

DMM SEM FIO USADO PARA MONITORAR A CORRENTE DE TERRA EM CADA LOCAL

DMM SEM FIO USADO PARA MONITORAR A CORRENTE DE TERRA EM CADA LOCAL

SERVIÇO PRINCIPAL DESCONECTADO

OCPD DE SERVIÇO

ALIMENTADOR DE ALTA TENSÃO DE 13,8 kV

COMUTADORES

SDS

PRI

277/480 V 120/208 V

SEC

277/480 VPAINEL DE DISTRIBUIÇÃO

SEC

277/480 V

PRI

13,8 kV


DE DISTRIBUIÇÃO

BRPT-EGR04.indd 50 11/12/2013 5:13:43 PM

51

Fórmulas de potência —1φ, 3φ

Fase Usar fórmulaExemploPara

localizar Determinada Localizar Solução

1φ

1φ

1 φ

3 φ

3 φ

I

VA

V

I

VA

32.000 VA,

240 V

100 A, 240 V

42.000 VA

350 A

72.000 VA,

208 V

2 A,

240 V

I

VA

V

I

VA

I = VAV

VA = I × V

V = VA

I

I = VA

V × √3

VA = I × V × √3

I = VAV

I = 32.000 VA

240 V

I = 133 A

VA = I × V

VA = 100 A × 240V

VA = 24,000 VA

V = VA

I

V = 42,.000 VA

350 A

V = 120 V

I = VA

V × √3

I = 72.000 VA

360 V

I = 200 V

VA = I × V × √3

VA = 2 × 416

VA = 832 VA

Abreviações e símbolos da fórmula de potência

P = Watts

I = Amps

A = Amps

R = Ohms

E = Volts

V = Volts

VA = Volt

Amps φ = Fase

√ = Raiz quadrada

Valores de tensão trifásicaPara 208 V × 1,732, use 360

Para 230 V × 1,732, use 398

Para 240 V × 1,732, use 416

Para 440 V × 1,732, use 762

Para 460 V × 1,732, use 797

Para 480 V × 1,732, use 831

Para 2400 V × 1,732, use 4157

Para 4160 V × 1,732, use 7205

BRPT-EGRAppendix.indd 51 11/12/2013 12:34:27 PM


Lei de Ohm e Fórmula de potência

EP

I R

R × IPI

P × R

IE

ER

EP

PR

E × I

EPI =

I = ER

P = E × I

E = R x I

E = IP

EI

R = EP

2

2IP

2

RE

R × I 2

OS VALORES NO CÍRCULO INTERNO SÃO IGUAIS A OS VALORES NO CÍRCULO EXTERNOCORRESPONDENTE

Conversões de tensãoPara converter Para

rms

rms

rms

rms

Pico

Pico

Pico

Pico

Pico

Média

Média

Média

Média

Pico a pico

Multiplicar por0,9

1,414

1,111

1,567

0,707

0,637

2

Eficiências típicas de motor

HPMotor de eficiência

energética (%)

1

1,5

2

3

5

7,5

10

15

20

25

76,5

78,5

79,9

80,8

83,1

83,8

85,0

86,5

87,5

88,0

Motor padrão (%)

88,1

89,3

90,4

90,8

91,6

91,8

92,3

93,3

93,6

93,8

84,0

85,5

86,5

88,5

88,6

90,2

90,3

91,7

92,4

93,0

30

40

50

75

100

125

150

200

250

300

93,1

93,6

93,7

95,0

95,4

95,8

96,0

96,1

96,2

96,5

Motor padrão (%) HP

Motor de eficiência

energética (%)

BRPT-EGRAppendix.indd 52 11/12/2013 12:34:28 PM

53

Aaterramento: Uma conexão de condu-

tores de baixa resistência entre circui-tos elétricos, equipamentos e a terra.

Ccondutor aterrado: Um condutor que

foi aterrado intencionalmente.condutor de aterramento do equi-

pamento (EGC): Um condutor elé-trico que fornece um caminho de aterramento de impedância baixa entre o equipamento elétrico e com-partimentos dentro de um sistema de distribuição.

condutores de eletrodos de ligação àterra (GEC): Um condutor que conec-

ta peças aterradas de um sistema de distribuição de energia (condutores de aterramento de equipamento, con-dutores aterradas e todas as peças de metal) a um sistema de aterramento aprovado.

corrente de falha: Qualquer corrente que siga um caminho diferente do caminho de operação normal para o qual um sistema foi designado.

corrente de vazamento: Corrente que não é funcional, incluindo a corrente em condutores de terra e comparti-mentos.

LLei de Ohm: Uma fórmula matemá-

tica que declara que a corrente em um circuito elétrico é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência.

leitura de tensão fantasma: Uma lei-tura de um voltímetro que não está conectado a um circuito de tensão.

loop de terra: Um circuito elétrico que tem mais de um ponto de aterramento conectado à terra, com uma diferença de potencial de tensão entre os pontos de aterramento altos o suficiente para produzir uma corrente circular no sistema de aterramento.

Pprincipal ponte de ligação (MBJ):

Uma conexão em um painel de servi-ço que conecta o condutor de aterra-mento do equipamento (EGC), o con-dutor do eletrodo de terra (GEC) e o condutor aterrado (condutor neutro).

Ssistema de derivação separada (SDS):

Um sistema elétrico que fornece energia elétrica derivada ou tomada de transformadores, baterias de armazenamento, sistemas fotovoltaicos, turbinas de vento ou geradores.

sistemas de eletrodo de terra: A co-nexão de um sistema elétrico à terra usando eletrodo de terra, tais como a estrutura metal de um prédio, eletro-dos revestidos de concreto, um anel

EGRglo.indd 53 11/12/2013 3:40:01 PM


de terra ou outro método de aterra-mento aprovado.

solução de problemas: O diagnóstico sistemático de um sistema para lo-calizar qualquer falha ou problema.

Ttermovisor: Um dispositivo que de-

tecta padrões de calor no espectro de comprimento de onda do infra-vermelho sem contato direto com o equipamento.

terra de impedância baixa: Um cami-nho de aterramento que contém muito pouca resistência ao fluxo de corrente de falha à terra.

EGRglo.indd 54 11/12/2013 3:40:01 PM

55

Aalta corrente de terra, 47 – 49áreas de planalto, 17, 18aterramento de impedância baixa, 6aterramento, 1 – 2, 7 – 8avaria de isolamento, 47 – 49

Ccategorias de aterramento, 5circuito de falha à terra, 38circulação de corrente, 37colocação de eletrodo, 33condutores aterrados, 7condutores de aterramento de

equipamento (EGCs), 35condutores de eletrodos de ligação

à terra (GECs), 7, 8conexões de terra inadequadas, 42 – 43conexões neutras para terra, 45, 46conexões soltas, 41 – 42, 43conexões, 41 – 46, 43, 46corrente circular, 37corrente de falha, 3, 5 – 6corrente de fuga, 22, 38, 40corrente de terra, 47 – 49corrente do sistema de terra, 49, 50

EEGCs (condutores de aterramento

de equipamento), 35eletrodos da vareta de terra, 28eletrodos, 28, 33– 34equipamento eletrônico, 3 – 6

G

GECs (condutores de eletrodos de liga-ção à terra), 7, 8

I

instalação de eletrodo de terra, 32 – 34, 33, 34

instrumentos de teste elétrico, 47, 48instrumentos de teste, 47, 48

L

lei de Ohm, 16leituras de tensão fantasma, 43locais da vareta de terra, 14, 14loops de terra, 37, 37

M

medições de pH, 2medições de resistividade da terra

de quatro polos, 13medições de resistividade do solo, 2medições de resistividade, 2medidores de pinça amperimétrica, 2megaohmímetro, 47métodos de aterramento, 7 – 8métodos de teste, sistema de

aterramento, 14 – 16, 19 – 27teste de quatro polos,15, 21, 20 – 22testes seletivos, 15, 22, 23teste sem estaca, 15, 25 – 27, 26, 27teste de três polos, 15, 19, 19 – 22

multímetros digitais (DMMs), 47, 49

Os números de página em itálico referem-se a figuras.

BRPT-EGRind.indd 55 11/12/2013 4:52:46 PM


Ppinças amperimétricas, 45, 47, 48principais pontes de ligação

(MBJs), 35, 36princípios de medição da resistência,

16 – 17, 17, 18princípios de teste, 16 – 17, 18problemas de falha da terra, 35 – 48problemas de loop de terra, 35– 37, 36problemas de resistência do solo,

30 – 32, 31

Rresistência, 24, 24resistividade do solo, 10 – 14, 12

SSDSs (sistemas de derivação separada),

35, 42, 44, 45sistemas de aterramento, 3 – 8, 4sistemas de eletrodo de terra, 6solução de problemas, 29– 38

problemas de falha da terra, 35 – 38problemas de eletrodo de terra,

32 – 34, 33, 34problemas de resistência do solo,

30 – 32, 30

Ttermovisores, 41testadores de isolamento, 47, 48testadores de pinça amperimétrica,

45, 47, 48testadores de terra, 28teste, 1 – 2, 2, 9 – 10, 11. testes seletivos, 15, 22, 23

Vvalores de resistência de terra, 6 – 7vários eletrodos de aterramento, 33– 34

BRPT-EGRind.indd 56 11/12/2013 4:52:46 PM

Glen A. MazurGlen A. Mazur

9 0 0 0 0

9 7 8 0 8 2 6 9 1 4 3 6 1

ISBN 978-0-8269-1436-1

fold

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Item No. 6001199A_BRPT

Criado em cooperação com a Fluke Corporation

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